JP4771736B2 - Torque sensor - Google Patents

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JP4771736B2 JP2005130857A JP2005130857A JP4771736B2 JP 4771736 B2 JP4771736 B2 JP 4771736B2 JP 2005130857 A JP2005130857 A JP 2005130857A JP 2005130857 A JP2005130857 A JP 2005130857A JP 4771736 B2 JP4771736 B2 JP 4771736B2
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この発明は、例えば自動車のステアリングトルクを検出するのに使用されるトルクセンサに関するものである。   The present invention relates to a torque sensor used, for example, to detect a steering torque of an automobile.

従来のトルクセンサとして、例えば特開2002−310819号公報に開示されたトルクセンサが知られている。このトルクセンサは、軸方向に対向する2つのリングを有し、これらの2つのリングの対向する周面にそれぞれ凹凸を形成し、これらの凹凸が互いに対向するように構成したものである。各リングの間には、磁気回路が形成され、この磁気回路を通る磁束を検出する磁気センサが配置される。   As a conventional torque sensor, for example, a torque sensor disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-310819 is known. This torque sensor has two rings facing in the axial direction, and is configured such that irregularities are formed on the opposed peripheral surfaces of these two rings, and these irregularities face each other. A magnetic circuit is formed between the rings, and a magnetic sensor for detecting a magnetic flux passing through the magnetic circuit is disposed.

与えられる捩りトルクの大きさに応じて2つのリングが相対的に回転すると、各リングの凹凸面の対向状態が変化し、それらの間の磁気抵抗が変化して、磁気センサの出力が変化するので、この磁気センサの出力から与えられたトルクの大きさを検出できる。しかし、この従来のトルクセンサは、磁気センサを通過する磁束の向きが常に一定であるため、磁気センサ出力が、極性が常に一定で、その大きさがトルクに比例するユニポーラタイプとなり、トルクが働かない状態でもセンサ出力が所定の極性で所定の大きさを持つので、その取り扱いが面倒である。したがって、トルクが働かない状態でセンサ出力をゼロにすることができるバイポーラタイプの出力信号を得ることのできるトルクセンサが望まれる。   When the two rings rotate relative to each other according to the magnitude of the torsional torque applied, the opposing state of the concavo-convex surfaces of each ring changes, the magnetic resistance between them changes, and the output of the magnetic sensor changes. Therefore, the magnitude of the applied torque can be detected from the output of the magnetic sensor. However, since this conventional torque sensor always has a constant direction of the magnetic flux passing through the magnetic sensor, the magnetic sensor output is a unipolar type whose polarity is always constant and the magnitude of which is proportional to the torque. Even in the absence, the sensor output has a predetermined magnitude with a predetermined polarity, which is troublesome to handle. Therefore, a torque sensor that can obtain a bipolar-type output signal that can make the sensor output zero while no torque is applied is desired.

このバイポーラタイプの出力信号を得ることのできるトルクセンサが、例えば特開平2−93321号公報に開示されている。
特開2002−310819号公報 特開平2−93321号公報
A torque sensor capable of obtaining this bipolar type output signal is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-93321.
JP 2002-310819 A Japanese Patent Laid-Open No. 2-93321

しかし、バイポーラタイプの出力を得ることのできる従来のトルクセンサは、磁場発生手段が、その周面に沿って、N極とS極の磁極を交互に形成したものであり、このN極とS極が周面に交互に並ぶ従来の磁石構造では、それらのN極とS極の着磁のばらつきのために、N極とS極との境界がずれることにより、トルクが働かない状態において、バイポーラタイプの出力信号がN極とS極との境界に対応する原点でゼロとならず、その出力信号のゼロ点が原点からずれる不都合があり、磁気センサの出力信号を原点において安定したゼロ点信号値とするのが困難である。   However, in the conventional torque sensor capable of obtaining a bipolar type output, the magnetic field generating means is formed by alternately forming N poles and S poles along the peripheral surface. In the conventional magnet structure in which the poles are alternately arranged on the peripheral surface, due to the variation in the magnetization of the N pole and the S pole, the boundary between the N pole and the S pole shifts, so that the torque does not work. The output signal of bipolar type does not become zero at the origin corresponding to the boundary between N pole and S pole, and the zero point of the output signal deviates from the origin, and the stable zero point of the output signal of the magnetic sensor at the origin It is difficult to obtain a signal value.

この発明は、トルクが働かない状態でのゼロ点ドリフトを改善したバイポーラタイプの出力信号を得ることのできる改良されたトルクセンサを提案するものである。   The present invention proposes an improved torque sensor capable of obtaining a bipolar type output signal with improved zero point drift when no torque is applied.

この発明によるトルクセンサは、共通軸線上に第1回転軸と第2回転軸を配置し、これらの第1回転軸と第2回転軸とをトーションバーにより結合し、第1回転軸と第2回転軸との間に与えられる捩りトルクを検出するトルクセンサであって、第1回転軸に連結された内周回転体と、第2回転軸に連結され内周回転体を取り囲む外周回転体と、内周回転体と外周回転体との間に配置された磁場発生手段と、磁場発生手段から内周回転体と外周回転体を経て検出磁束が流れる磁気センサと、正のトルク範囲において第1回転軸と第2回転軸との相対回転に応じて検出磁束を磁気センサに所定方向に流しその大きさを変化させる第1磁場変化手段と、負のトルク範囲において第1回転軸と第2回転軸との相対回転に応じて検出磁束を磁気センサに所定方向と逆方向に流しその大きさを変化させる第2磁場変化手段とを備え、磁気センサが、検出磁束の方向に応じて極性が変化し、また検出磁束の大きさに応じて大きさが変化する出力信号を発生するように構成され、また磁場発生手段が、共通軸線を囲むように配置された少なくとも1つの囲み磁石構造を含み、この囲み磁石構造は、共通軸線の周りに外周磁極面と内周磁極面を有し、囲み磁石構造は、共通軸線の周りに配置されたリング状の永久磁石で構成され、外周磁極面には、共通軸線の周りに沿って、N極とS極の両磁極の中の一方の極性の磁極ばかりが連続して形成され、また内周磁極面には、共通軸線の周りに沿って、両磁極の中の他方の極性の磁極ばかりが連続して形成されたことを特徴とする。 In the torque sensor according to the present invention, a first rotating shaft and a second rotating shaft are disposed on a common axis, and the first rotating shaft and the second rotating shaft are coupled by a torsion bar, and the first rotating shaft and the second rotating shaft are coupled. A torque sensor for detecting a torsional torque applied between the rotating shaft and an inner peripheral rotating body connected to the first rotating shaft; an outer peripheral rotating body connected to the second rotating shaft and surrounding the inner rotating body; A magnetic field generating means disposed between the inner peripheral rotating body and the outer peripheral rotating body; a magnetic sensor through which the detected magnetic flux flows from the magnetic field generating means via the inner peripheral rotating body and the outer peripheral rotating body; and a first in a positive torque range. First magnetic field changing means for causing a detected magnetic flux to flow through the magnetic sensor in a predetermined direction in accordance with relative rotation between the rotating shaft and the second rotating shaft and changing the magnitude thereof, and the first rotating shaft and the second rotating in a negative torque range. The detected magnetic flux is applied to the magnetic sensor according to the relative rotation with the shaft. Second magnetic field changing means for changing the magnitude of the magnetic flux flowing in a direction opposite to the constant direction, the magnetic sensor having a polarity that changes in accordance with the direction of the detected magnetic flux, and a magnitude in accordance with the magnitude of the detected magnetic flux. The magnetic field generating means includes at least one enclosing magnet structure configured to generate a varying output signal and arranged to surround the common axis, the enclosing magnet structure having an outer circumferential magnetic pole surface about the common axis The surrounding magnet structure is composed of ring-shaped permanent magnets arranged around the common axis, and the outer magnetic pole surface has N and S poles along the common axis. only one magnetic pole of polarity in the magnetic poles are formed continuously in the inner circumferential magnetic pole surface also along the circumference of the common axis, only the other magnetic pole of polarity in the magnetic poles are continuously It is formed .

また、この発明による別のトルクセンサは、共通軸線上に第1回転軸と第2回転軸を配置し、これらの第1回転軸と第2回転軸とをトーションバーにより結合し、第1回転軸と第2回転軸との間に与えられる捩りトルクを検出するトルクセンサであって、第1回転軸に連結された内周回転体と、第2回転軸に連結され内周回転体を取り囲む外周回転体と、内周回転体と外周回転体との間に配置された磁場発生手段と、磁場発生手段から内周回転体と外周回転体を経て検出磁束が流れる磁気センサと、正のトルク範囲において第1回転軸と第2回転軸との相対回転に応じて検出磁束を前記磁気センサに所定方向に流しその大きさを変化させる第1磁場変化手段と、負のトルク範囲において第1回転軸と第2回転軸との相対回転に応じて検出磁束を前記磁気センサに所定方向と逆方向に流しその大きさを変化させる第2磁場変化手段とを備え、磁気センサが、検出磁束の方向に応じて極性が変化し、また検出磁束の大きさに応じて大きさが変化する出力信号を発生するように構成され、また磁場発生手段が、共通軸線を囲むように配置された少なくとも1つの囲み磁石構造を含み、この囲み磁石構造は、共通軸線の周りに外周磁極面と内周磁極面を有し、囲み磁石構造は、共通軸線の周りに配置されたリング状磁石体で構成され、このリング状磁石体は、外周磁極面には、両磁極の中の一方の極性の磁極ばかりが共通軸線の周りに沿って所定の角度間隔で並び、また内周磁極面には、両磁極の中の他方の極性の磁極ばかりが共通軸線の周りに沿って所定の角度間隔で並ぶように着磁されたことを特徴とする。In another torque sensor according to the present invention, a first rotating shaft and a second rotating shaft are disposed on a common axis, and the first rotating shaft and the second rotating shaft are coupled by a torsion bar to perform the first rotation. A torque sensor for detecting a torsional torque applied between a shaft and a second rotating shaft, and an inner peripheral rotating body connected to the first rotating shaft and an inner peripheral rotating body connected to the second rotating shaft An outer periphery rotator, a magnetic field generating means disposed between the inner periphery rotator and the outer periphery rotator, a magnetic sensor through which the detected magnetic flux flows from the magnetic field generating means through the inner periphery rotator and the outer periphery rotator, and a positive torque First magnetic field changing means for causing a detected magnetic flux to flow in a predetermined direction through the magnetic sensor in accordance with the relative rotation between the first rotating shaft and the second rotating shaft in a range, and changing the magnitude of the detected magnetic flux, and a first rotation in a negative torque range. Magnetic flux detected according to relative rotation between the shaft and the second rotation shaft A second magnetic field changing means for causing the magnetic sensor to flow in a direction opposite to a predetermined direction and changing the magnitude of the magnetic sensor, the polarity of the magnetic sensor changing according to the direction of the detected magnetic flux, and the magnitude of the detected magnetic flux Wherein the magnetic field generating means includes at least one enclosing magnet structure arranged to surround the common axis, the enclosing magnet structure being arranged around the common axis. The surrounding magnet structure is composed of a ring-shaped magnet body arranged around a common axis, and the ring-shaped magnet body has both poles on the outer magnetic pole surface. Only the magnetic poles with one polarity are arranged at a predetermined angular interval around the common axis, and only the magnetic poles with the other polarity of the two magnetic poles are arranged along the common axis. Magnetized to line up at a predetermined angular interval It is characterized in.

この発明によるトルクセンサでは、内周回転体と外周回転体との間に配置された磁場発生手段と、この磁場発生手段から内周回転体と外周回転体を経て検出磁束が流れる検出磁路と、正のトルク範囲において第1回転軸と第2回転軸との相対回転に応じて検出磁束を所定方向に流しその大きさを変化させる第1磁場変化手段と、負のトルク範囲において第1回転軸と第2回転軸との相対回転に応じて所定方向と逆方向に流しその大きさを変化させる第2磁場変化手段と、検出磁路に配置され検出磁束の方向に応じて極性が変化し、また検出磁束の大きさに応じて大きさが変化する出力信号を発生する磁気センサとを備えるので、トルクが働かない状態でゼロとなるバイポーラタイプの出力信号を得ることができる。   In the torque sensor according to the present invention, a magnetic field generating means disposed between the inner peripheral rotating body and the outer peripheral rotating body, and a detection magnetic path through which the detected magnetic flux flows from the magnetic field generating means through the inner peripheral rotating body and the outer peripheral rotating body, First magnetic field changing means for causing the detected magnetic flux to flow in a predetermined direction in accordance with the relative rotation between the first rotating shaft and the second rotating shaft in the positive torque range and changing the magnitude thereof, and the first rotation in the negative torque range. A second magnetic field changing means for changing the magnitude of the second magnetic field by flowing in a direction opposite to a predetermined direction according to the relative rotation of the shaft and the second rotating shaft, and the polarity of the second magnetic field changing means according to the direction of the detected magnetic flux. In addition, since a magnetic sensor that generates an output signal whose magnitude changes according to the magnitude of the detected magnetic flux is provided, a bipolar output signal that becomes zero when no torque is applied can be obtained.

加えて、この発明によるトルクセンサでは、正のトルク範囲において第1回転軸と第2回転軸との相対回転に応じて検出磁束を磁気センサに所定方向に流しその大きさを変化させる第1磁場変化手段と、負のトルク範囲において第1回転軸と第2回転軸との相対回転に応じて検出磁束を磁気センサに所定方向と逆方向に流しその大きさを変化させる第2磁場変化手段が、共通軸線の周りに配置されたリング状の永久磁石で構成され、外周磁極面には、共通軸線の周りに沿って、N極とS極の両磁極の中の一方の極性の磁極ばかりが連続して形成され、またその内周磁極面には、共通軸線の周りに沿って、両磁極の中の他方の極性の磁極ばかりが連続して形成された囲み磁石構造、または共通軸線の周りに配置されたリング状磁石体で構成され、外周磁極面には、両磁極の中の一方の極性の磁極ばかりが共通軸線の周りに沿って所定の角度間隔で並び、またその内周磁極面には、両磁極の中の他方の極性の磁極ばかりが共通軸線の周りに沿って所定の角度間隔で並ぶように着磁された囲み磁石構造を有する磁場発生手段と組み合わされる。このように着磁された囲み磁石構造は、従来の磁石構造のように、周面に沿ってN極とS極が交互に並ぶことはなく、外周磁極面と内周磁極面に同じ極性の磁極が並ぶので、従来の磁石構造のように、同じ周面におけるN極とS極との境界がずれることもない。したがって、バイポーラタイプの出力信号のゼロ点が原点からずれるのを改善することができ、安定したゼロ点出力を得ることができる。 In addition, in the torque sensor according to the present invention, in the positive torque range, the detected magnetic flux is passed through the magnetic sensor in a predetermined direction in accordance with the relative rotation between the first rotating shaft and the second rotating shaft, and the magnitude of the first magnetic field is changed. Changing means and second magnetic field changing means for causing the detected magnetic flux to flow through the magnetic sensor in a direction opposite to a predetermined direction in accordance with relative rotation between the first rotating shaft and the second rotating shaft in a negative torque range, and changing the magnitude thereof. , Composed of ring-shaped permanent magnets arranged around the common axis, and only one of the N and S poles on the outer peripheral magnetic pole surface along the common axis. are formed continuously, and the inner peripheral magnetic pole surface thereof, along the circumference of the common axis, surrounds the magnet configuration only the other magnetic pole of polarity in the magnetic poles are formed continuously or about a common axis, It consists of a ring-shaped magnet body arranged in On the outer peripheral magnetic pole surface, only one polarity magnetic pole of both magnetic poles is arranged at a predetermined angular interval around the common axis, and the inner peripheral magnetic pole surface has the other polarity of both magnetic poles. Only magnetic poles are combined with magnetic field generating means having a surrounding magnet structure magnetized so as to be arranged at a predetermined angular interval around the common axis . The enclosed magnet structure thus magnetized does not have N poles and S poles arranged alternately along the peripheral surface unlike the conventional magnet structure, and has the same polarity on the outer peripheral magnetic pole surface and the inner peripheral magnetic pole surface. Since the magnetic poles are arranged, the boundary between the N pole and the S pole on the same peripheral surface does not shift as in the conventional magnet structure. Therefore, it is possible to improve the deviation of the zero point of the bipolar type output signal from the origin, and a stable zero point output can be obtained.

以下、この発明によるトルクセンサのいくつかの実施の形態について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, several embodiments of a torque sensor according to the present invention will be described with reference to the drawings.

実施の形態1.
図1、図2、図3は、この発明の実施の形態1によるトルクセンサを、その原点位置において示す図である。図4、図5、図6は、同じくこの発明の実施の形態1によるトルクセンサを、その正のトルク範囲において示す図である。図1および図4は、実施の形態1のトルクセンサを軸線方向に見た上面図であるが、その一部の部品は図面を見やすくするために省略されている。図2および図5は、実施の形態1のトルクセンサを、共通軸線L−Lを含む平面で切断した縦断面図である。図3および図6は、実施の形態1によるトルクセンサの動作説明図であり、図3は原点位置における磁束の流れを、また図6は正のトルク範囲における磁束の流れをそれぞれ示す。図7は図5のA−A線断面図、図8は図5のB−B線断面図、図9は図5のC−C線断面図、図10は図5のD−D線断面図である。A−A線、B−B線、C−C線、D−D線は、いずれも共通軸線L−Lに直交する平面に含まれる。図11は実施の形態1によるトルクセンサの側面図である。
Embodiment 1.
1, 2 and 3 are views showing the torque sensor according to the first embodiment of the present invention at its origin position. 4, FIG. 5 and FIG. 6 are views showing the torque sensor according to the first embodiment of the present invention in the positive torque range. FIGS. 1 and 4 are top views of the torque sensor according to the first embodiment when viewed in the axial direction, but some of the components are omitted to make the drawings easier to see. 2 and 5 are longitudinal sectional views of the torque sensor according to the first embodiment cut along a plane including the common axis LL. FIGS. 3 and 6 are diagrams for explaining the operation of the torque sensor according to the first embodiment. FIG. 3 shows the flow of magnetic flux at the origin position, and FIG. 6 shows the flow of magnetic flux in the positive torque range. 7 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 5, FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 5, FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line CC in FIG. FIG. The AA line, the BB line, the CC line, and the DD line are all included in a plane orthogonal to the common axis line LL. FIG. 11 is a side view of the torque sensor according to the first embodiment.

これらの図1−11を参照して、この発明による実施の形態1のトルクセンサについて説明する。先ず、この発明による実施の形態1のトルクセンサは、とくに図2、図5に示すように、第1回転軸1と、第2回転軸2と、内周回転体3と、ベース板4とトーションバー5と、磁場発生手段6と、外周回転体12と、磁場変化手段30と、磁気センサ15とを備えている。   With reference to these FIGS. 1-11, the torque sensor of Embodiment 1 by this invention is demonstrated. First, the torque sensor according to the first embodiment of the present invention includes a first rotating shaft 1, a second rotating shaft 2, an inner peripheral rotating body 3, a base plate 4 and the like as shown in FIGS. A torsion bar 5, a magnetic field generating means 6, an outer peripheral rotating body 12, a magnetic field changing means 30, and a magnetic sensor 15 are provided.

この実施の形態1のトルクセンサは、第1回転軸1と第2回転軸2との間に働く捩りトルクを検出するセンサであり、自動車に搭載される電動パワーステアリングにおいて、ステアリングホイールに働くトルクを検出するのに使用される。第1、第2回転軸1、2は、互いに共通な共通軸線L−L上に回転可能に配置される。第1、第2回転軸1、2の間には、内周回転体3、ベース板4、トーションバー5、磁場発生手段6、外周回転体12、および磁場変化手段30が配置される。内周回転体3は、共通軸線L−Lを中心とする内周筒であり、鉄材などの磁性材料で構成される。この内周筒3は、その一端が第1回転軸1に結合され、第1回転軸1とともに共通軸線L−Lの周りを回転する。   The torque sensor according to the first embodiment is a sensor that detects torsional torque that acts between the first rotating shaft 1 and the second rotating shaft 2, and in electric power steering that is mounted on an automobile, torque that acts on the steering wheel. Used to detect. The first and second rotating shafts 1 and 2 are rotatably arranged on a common axis LL that is common to each other. Between the first and second rotating shafts 1 and 2, an inner peripheral rotating body 3, a base plate 4, a torsion bar 5, a magnetic field generating means 6, an outer peripheral rotating body 12, and a magnetic field changing means 30 are arranged. The inner peripheral rotating body 3 is an inner peripheral cylinder centered on the common axis LL and is made of a magnetic material such as an iron material. One end of the inner peripheral cylinder 3 is coupled to the first rotary shaft 1 and rotates around the common axis LL together with the first rotary shaft 1.

ベース板4は第2回転軸2の一端に結合された円板であり、第2回転軸2とともに共通軸線L−Lの周りを回転する。トーションバー5は、内周筒3の内部に配置され、共通軸線L−Lに沿って延長される。このトーションバー5の一端は内周筒3に結合され、またその他端はベース板4の中心部に結合され、その結果、トーションバー5が内周筒3とベース板4とを連結する。内周筒3の捩り剛性はトーションバー5の捩り剛性と比べて十分大きいので、第1回転軸1と第2回転軸2との間に捩りトルクを与えると、そのトルクの大きさに応じてトーションバー5が共通軸線L−Lの周りで捩られ、第1回転軸1と第2回転軸2とが、共通軸線L−Lの周りで相対的に回転する。   The base plate 4 is a disc coupled to one end of the second rotating shaft 2 and rotates around the common axis LL together with the second rotating shaft 2. The torsion bar 5 is disposed inside the inner peripheral cylinder 3 and extends along the common axis LL. One end of the torsion bar 5 is coupled to the inner peripheral cylinder 3, and the other end is coupled to the center portion of the base plate 4. As a result, the torsion bar 5 connects the inner peripheral cylinder 3 and the base plate 4. Since the torsional rigidity of the inner cylinder 3 is sufficiently larger than the torsional rigidity of the torsion bar 5, if a torsional torque is applied between the first rotating shaft 1 and the second rotating shaft 2, the torsional rigidity depends on the magnitude of the torque. The torsion bar 5 is twisted around the common axis LL, and the first rotary shaft 1 and the second rotary shaft 2 rotate relatively around the common axis LL.

外周回転体12は、内周筒3を取り囲むように配置された円筒体である。この外周回転体12は、共通軸線L−Lを中心としてその周りに配置され、一端がベース板4に結合され、このベース板4とともに共通軸線L−Lの周りを回転する。この外周回転体12は、図11に示すように、第1外周筒12aと、第2外周筒12bと、連結体13とにより構成される。第1、第2外周筒12a、12bは、共通軸線L−Lに沿って並べて配置され、連結体13により、互いに連結される。外周筒12a、12bは鉄材などの磁性材料で構成され、連結体13はアルミニウムなどの非磁性材料で構成される。   The outer peripheral rotating body 12 is a cylindrical body arranged so as to surround the inner peripheral cylinder 3. The outer peripheral rotating body 12 is arranged around the common axis LL, one end is coupled to the base plate 4, and rotates around the common axis LL together with the base plate 4. As shown in FIG. 11, the outer peripheral rotating body 12 includes a first outer peripheral cylinder 12 a, a second outer peripheral cylinder 12 b, and a connecting body 13. The first and second outer peripheral cylinders 12 a and 12 b are arranged side by side along the common axis LL and are connected to each other by the connecting body 13. The outer cylinders 12a and 12b are made of a magnetic material such as iron, and the coupling body 13 is made of a nonmagnetic material such as aluminum.

連結体13はほぼ円筒状に作られるが、図11に示すように、円筒状の一部分に空隙部を有し、この空隙部では外周筒12a、12bの突出部12c、12dが互いに共通軸線L−Lの方向に対向していて、これらの突出部12c、12dの間に、磁気センサ15が配置される。外周筒12a、12bの突出部12c、12dは、外周筒12a、12bの間に、共通軸線L−Lに沿って延びる検出磁路20を構成し、この検出磁路20には検出磁束DFが流れる。磁気センサ15は、検出磁路20を横切るように、突出部12c、12dの間に配置され、この磁気センサ15には検出磁束DFが与えられる。この実施の形態1では、磁気センサ15は外周回転体12とともに回転するように、設置される。検出磁束DFは、第1外周筒12aから第2外周筒12bに向かう検出磁束DF1と、第2外周筒12bから第1外周筒12aに向かう検出磁束DF2を含む。図11では、検出磁束DF1を実線で、検出磁束DF2を点線で示す。 As shown in FIG. 11, the connecting body 13 is formed in a substantially cylindrical shape, and has a hollow portion in a part of the cylindrical shape, in which the protruding portions 12 c and 12 d of the outer peripheral cylinders 12 a and 12 b are connected to a common axis L. The magnetic sensor 15 is disposed between the projecting portions 12c and 12d, facing the -L direction. The protrusions 12c and 12d of the outer cylinders 12a and 12b constitute a detection magnetic path 20 extending along the common axis LL between the outer cylinders 12a and 12b, and the detection magnetic path DF has a detection magnetic flux DF. Flowing. The magnetic sensor 15 is disposed between the projecting portions 12c and 12d so as to cross the detection magnetic path 20, and a detection magnetic flux DF is applied to the magnetic sensor 15. In the first embodiment, the magnetic sensor 15 is installed so as to rotate together with the outer peripheral rotating body 12. The detected magnetic flux DF includes a detected magnetic flux DF1 from the first outer peripheral cylinder 12a toward the second outer peripheral cylinder 12b and a detected magnetic flux DF2 from the second outer peripheral cylinder 12b toward the first outer peripheral cylinder 12a. In FIG. 11, the detected magnetic flux DF1 is indicated by a solid line, and the detected magnetic flux DF2 is indicated by a dotted line.

内周回転体3と外周回転体12との間には、図2および図5に示すように、共通軸線L−Lに沿って4つのステージA、B、C、Dが設定される。ステージA、B、C、Dは、それぞれ共通軸線L−Lに直交するA−A線、B−B線、C−C線、D−D線を含む平面上に、それぞれ設定される。これらの4つのステージA、B、C、Dは、共通軸線L−Lに沿って互いに間隔をおいて設定される。   As shown in FIGS. 2 and 5, four stages A, B, C, and D are set between the inner peripheral rotator 3 and the outer peripheral rotator 12 along the common axis LL. The stages A, B, C, and D are respectively set on the planes including the AA, BB, CC, and DD lines that are orthogonal to the common axis LL. These four stages A, B, C, and D are set apart from each other along the common axis LL.

これらのステージA、B、C、Dの中のステージB、Cに、磁場発生手段6が配置される。また、ステージA、B、C、Dのすべてに、磁場変化手段30が配置される。まず、磁場発生手段6は、この実施の形態1では、2つの囲み磁石構造6B、6Cを有し、これらの囲み磁石構造6B、6Cは、それぞれステージB、Cに配置される。ステージBに配置された囲み磁石構造6Bと、ステージCに配置された囲み磁石構造6Cは、それぞれリング状の永久磁石62、63で構成される。   The magnetic field generating means 6 is arranged on the stages B and C among these stages A, B, C and D. Further, the magnetic field changing means 30 is arranged on all of the stages A, B, C, and D. First, the magnetic field generating means 6 has two surrounding magnet structures 6B and 6C in the first embodiment, and these surrounding magnet structures 6B and 6C are arranged on the stages B and C, respectively. The enclosing magnet structure 6B arranged on the stage B and the enclosing magnet structure 6C arranged on the stage C are configured by ring-shaped permanent magnets 62 and 63, respectively.

囲み磁石構造6Bは、共通軸線L−Lを囲むように配置され、共通軸線L−Lを中心とする内周磁極面62aと外周磁極面62bを有する。これらの内周磁極面62aと外周磁極面62bは、リング状の永久磁石62の内周面と外周面にそれぞれ形成される。同様に、囲み磁石構造6Cも、共通軸線L−Lを取り囲むように配置され、共通軸線L−Lを中心とする内周磁極面63aと外周磁極面63bを有する。これらの内周磁極面63aと外周磁極面63bは、リング状の永久磁石63の内周面と外周面にそれぞれ形成される。これらのリング状の永久磁石62、63は、それぞれの内周磁極面62a、63aが内周筒3の外周面に嵌め込まれて内周筒3に固定され、内周筒3とともに回転する。   The surrounding magnet structure 6B is disposed so as to surround the common axis LL, and has an inner peripheral magnetic pole surface 62a and an outer peripheral magnetic pole surface 62b centered on the common axis LL. The inner peripheral magnetic pole surface 62a and the outer peripheral magnetic pole surface 62b are formed on the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the ring-shaped permanent magnet 62, respectively. Similarly, the surrounding magnet structure 6C is also arranged so as to surround the common axis LL, and has an inner peripheral magnetic pole surface 63a and an outer peripheral magnetic pole surface 63b centered on the common axis LL. The inner peripheral magnetic pole surface 63a and the outer peripheral magnetic pole surface 63b are formed on the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the ring-shaped permanent magnet 63, respectively. These ring-shaped permanent magnets 62 and 63 have their inner peripheral magnetic pole surfaces 62 a and 63 a fitted into the outer peripheral surface of the inner peripheral tube 3 and fixed to the inner peripheral tube 3, and rotate together with the inner peripheral tube 3.

リング状の永久磁石62、63は、それぞれその全体が共通軸線L−Lを中心とする半径方向に着磁されており、それぞれの内周磁極面62a、63aは、共通軸線L−Lの周りに沿って、それらの全周面が例えばS極となっており、また、それぞれの外周磁極面62b、63bは、共通軸線L−Lの周りに沿って、それら全周面が例えばN極となっている。言い換えれば、リング状の永久磁石62、63の内周磁極面62a、63aには、N極とS極の両磁極の中の一方の磁極であるS極ばかりがそれらの周面に沿って連続して形成され、同様に、リング状の永久磁石62、63の外周磁極面62b、63bには、両磁極の中のN極ばかりがそれらの周面に沿って連続して形成される。   The ring-shaped permanent magnets 62 and 63 are each magnetized in the radial direction centered on the common axis LL, and the respective inner peripheral magnetic pole surfaces 62a and 63a are around the common axis LL. The outer peripheral magnetic pole surfaces 62b and 63b are, for example, N poles along the common axis L-L. It has become. In other words, on the inner peripheral magnetic pole surfaces 62a and 63a of the ring-shaped permanent magnets 62 and 63, only the S pole, which is one of the N and S poles, continues along these peripheral surfaces. Similarly, on the outer peripheral magnetic pole surfaces 62b and 63b of the ring-shaped permanent magnets 62 and 63, only the N poles in both magnetic poles are continuously formed along the peripheral surfaces.

実施の形態1において、リング状の永久磁石62、63の内周磁極面62a、63aにS極ばかりが形成され、またそれらの外周磁極面62b、63bにN極ばかりが形成される構成は、磁場発生手段6における着磁のばらつきを抑制するのに有効である。例えば、内周磁極面62a、63aにS極ばかりでなく、S極とN極とが交互に形成され、また外周磁極面62b、63bにN極ばかりでなく、N極とS極が交互に形成されるものでは、N極とS極とが隣接ように着磁され、それらの着磁のばらつきを解消するのが困難である。これに較べて、実施の形態1のように、リング状の永久磁石62、63の内周磁極面62a、63aに例えばS極ばかりが、またそれらの外周磁極面62b、63bに例えばN極ばかりが形成される構成は、従来の磁石構造のような、同じ周面上のN極とS極の境界が着磁のばらつきにより、ずれる不都合を解消できる。   In the first embodiment, only the S pole is formed on the inner peripheral magnetic pole surfaces 62a and 63a of the ring-shaped permanent magnets 62 and 63, and only the N pole is formed on the outer peripheral magnetic pole surfaces 62b and 63b. This is effective in suppressing variations in magnetization in the magnetic field generating means 6. For example, not only S poles but also S poles and N poles are alternately formed on the inner peripheral magnetic pole surfaces 62a and 63a, and N poles and S poles are alternately formed on the outer peripheral magnetic pole surfaces 62b and 63b. In the formed structure, the N pole and the S pole are magnetized so as to be adjacent to each other, and it is difficult to eliminate variations in the magnetization. Compared to this, as in the first embodiment, for example, only S poles are provided on the inner peripheral magnetic pole surfaces 62a, 63a of the ring-shaped permanent magnets 62, 63, and only N poles are provided on the outer peripheral magnetic pole surfaces 62b, 63b. The configuration in which is formed can eliminate the disadvantage that the boundary between the N pole and the S pole on the same peripheral surface is shifted due to variation in magnetization, as in the conventional magnet structure.

なお、リング状の永久磁石62、63の全体を共通軸線L−Lの半径方向に着磁する場合に、着磁方向を前記と逆にし、それらの内周磁極面62a、63aの周面に沿ってN極ばかりを連続して形成し、それらの外周磁極面62b、63bの周面に沿ってS極ばかりを連続して形成することもできる。この場合にも、前記と同様に、着磁のばらつきを抑えることができる。   When the entire ring-shaped permanent magnets 62 and 63 are magnetized in the radial direction of the common axis LL, the magnetization direction is reversed to the above, and the inner peripheral magnetic pole surfaces 62a and 63a are arranged on the peripheral surfaces. It is also possible to continuously form only the N pole along the circumference and continuously form only the S pole along the peripheral surfaces of the outer peripheral magnetic pole faces 62b and 63b. In this case as well, variation in magnetization can be suppressed as described above.

磁場変化手段30は、4つの磁場変化手段31〜34を含む。これらの4つの磁場変化手段31〜34は、内周回転体3と外周回転体12との間において、ステージA〜Dのそれぞれに配置される。これらの4つの磁場変化手段31、32、33、34は、それぞれ共通軸線L−Lの周りに配置された複数個の突出磁極により構成される。   The magnetic field changing means 30 includes four magnetic field changing means 31 to 34. These four magnetic field changing units 31 to 34 are arranged on the stages A to D between the inner peripheral rotating body 3 and the outer peripheral rotating body 12, respectively. These four magnetic field changing means 31, 32, 33, 34 are each constituted by a plurality of protruding magnetic poles arranged around the common axis LL.

ステージAに配置された磁場変化手段31は、内周磁極11aと外周磁極14aとから構成される。これらの内周磁極11aと外周磁極14aは、ともに共通軸線L−Lの周りに複数個の突出磁極を有する。これらの内周磁極11aと外周磁極14aは、共通軸線L−Lを中心とする半径方向に互いに空隙を介して相対向している。内周磁極11aは、内周筒3の外周面に固定されたリング状鉄心9の外周面に配置される。外周磁極14aは、第1外周筒12aの内周面に配置される。これらの磁極11a、14aは、ステージAにおいて、内周回転体3と外周回転体12との相対回転に応じて、それらの対向状態が変化し、それらの間の空隙を通る磁束を変化させる。   The magnetic field changing means 31 arranged on the stage A is composed of an inner peripheral magnetic pole 11a and an outer peripheral magnetic pole 14a. Both the inner peripheral magnetic pole 11a and the outer peripheral magnetic pole 14a have a plurality of protruding magnetic poles around the common axis LL. The inner peripheral magnetic pole 11a and the outer peripheral magnetic pole 14a are opposed to each other with a gap in the radial direction centered on the common axis LL. The inner peripheral magnetic pole 11 a is disposed on the outer peripheral surface of the ring-shaped iron core 9 fixed to the outer peripheral surface of the inner peripheral cylinder 3. The outer peripheral magnetic pole 14a is disposed on the inner peripheral surface of the first outer peripheral cylinder 12a. In the stage A, these magnetic poles 11a and 14a change their facing state according to the relative rotation between the inner peripheral rotating body 3 and the outer peripheral rotating body 12, and change the magnetic flux passing through the gap between them.

ステージBに配置された磁場変化手段32は、内周磁極11bと外周磁極14bとから構成される。これらの内周磁極11bと外周磁極14aは、ともに共通軸線L−Lの周りに複数個の突出磁極を有する。これらの内周磁極11bと外周磁極14bは、共通軸線L−Lを中心とする半径方向に互いに空隙を介して相対向している。内周磁極11bは、囲み磁石構造6Bを構成するリング状の永久磁石62の外周磁極面62bに配置される。外周磁極14bは、第1外周筒12aの内周面に配置される。これらの磁極11b、14bは、ステージBにおいて、内周回転体3と外周回転体12との相対回転に応じて、それらの対向状態が変化し、それらの間の空隙を通る磁束を変化させる。   The magnetic field changing means 32 disposed on the stage B includes an inner peripheral magnetic pole 11b and an outer peripheral magnetic pole 14b. Both the inner peripheral magnetic pole 11b and the outer peripheral magnetic pole 14a have a plurality of protruding magnetic poles around the common axis LL. The inner peripheral magnetic pole 11b and the outer peripheral magnetic pole 14b are opposed to each other via a gap in the radial direction centered on the common axis LL. The inner peripheral magnetic pole 11b is disposed on the outer peripheral magnetic pole surface 62b of the ring-shaped permanent magnet 62 constituting the surrounding magnet structure 6B. The outer peripheral magnetic pole 14b is disposed on the inner peripheral surface of the first outer peripheral cylinder 12a. In the stage B, these magnetic poles 11b and 14b change their opposing states according to the relative rotation between the inner peripheral rotating body 3 and the outer peripheral rotating body 12, and change the magnetic flux passing through the gap between them.

磁場発生手段6の囲み磁石構造6Bを構成するリング状の永久磁石62は、図3に示すように、N極である外周磁極面62bから、磁場変化手段32の内周磁極11bと外周磁極14b、第1外周筒12a、磁場変化手段31の外周磁極14aと内周磁極11a、リング状鉄心9、および内周筒3を通り、S極である内周磁極面62aに帰る磁路に磁束Φ1を流す。磁場変化手段32の内周磁極11bと外周磁極14b、および磁場変化手段31の内周磁極11aと外周磁極14aは、それぞれの対向状態の変化に基づいて、この磁束Φ1の大きさを変化させる。   As shown in FIG. 3, the ring-shaped permanent magnet 62 constituting the enclosing magnet structure 6B of the magnetic field generating means 6 has an inner magnetic pole 11b and an outer magnetic pole 14b of the magnetic field changing means 32 from the outer magnetic pole face 62b which is an N pole. The magnetic flux Φ1 passes through the first outer circumferential cylinder 12a, the outer circumferential magnetic pole 14a and the inner circumferential magnetic pole 11a of the magnetic field changing means 31, the ring-shaped iron core 9, and the inner circumferential cylinder 3, and returns to the inner circumferential magnetic pole face 62a that is the S pole. Shed. The inner peripheral magnetic pole 11b and the outer peripheral magnetic pole 14b of the magnetic field changing means 32 and the inner peripheral magnetic pole 11a and the outer peripheral magnetic pole 14a of the magnetic field changing means 31 change the magnitude of the magnetic flux Φ1 based on the change in the opposing state.

ステージCに配置された磁場変化手段33は、内周磁極11cと外周磁極14cとから構成される。これらの内周磁極11cと外周磁極14cは、ともに共通軸線L−Lの周りに複数個の突出磁極を有する。これらの内周磁極11cと外周磁極14cは、共通軸線L−Lを中心とする半径方向に互いに空隙を介して相対向している。内周磁極11cは、囲み磁石構造6Cを構成するリング状の永久磁石63の外周磁極面63bに配置される。外周磁極14cは、第2外周筒12bの内周に配置される。これらの磁極11c、14cは、ステージCにおいて、内周回転体3と外周回転体12との相対回転に応じて、それらの対向状態が変化し、それらの間の空隙を通る磁束を変化させる。   The magnetic field changing means 33 arranged on the stage C includes an inner peripheral magnetic pole 11c and an outer peripheral magnetic pole 14c. Both the inner peripheral magnetic pole 11c and the outer peripheral magnetic pole 14c have a plurality of protruding magnetic poles around the common axis LL. The inner peripheral magnetic pole 11c and the outer peripheral magnetic pole 14c are opposed to each other via a gap in the radial direction centered on the common axis LL. The inner peripheral magnetic pole 11c is disposed on the outer peripheral magnetic pole surface 63b of the ring-shaped permanent magnet 63 constituting the surrounding magnet structure 6C. The outer peripheral magnetic pole 14c is disposed on the inner periphery of the second outer peripheral cylinder 12b. In the stage C, these magnetic poles 11c and 14c change their opposing states according to the relative rotation between the inner peripheral rotator 3 and the outer peripheral rotator 12, and change the magnetic flux passing through the gap between them.

ステージDに配置された磁場変化手段34は、内周磁極11dと外周磁極14dとから構成される。これらの内周磁極11dと外周磁極14dは、ともに共通軸線L−Lの周りに複数個の突出磁極を有する。これらの内周磁極11dと外周磁極14dは、共通軸線L−Lを中心とする半径方向に互いに空隙を介して相対向している。内周磁極11dは、内周筒3の外周面に固定されたリング状鉄心10の外周面に配置される。外周磁極14dは、第2外周筒12bの内周面に配置される。これらの磁極11a、14aは、ステージDにおいて、内周回転体3と外周回転体12との相対回転に応じて、それらの対向状態が変化し、それらの間の空隙を通る磁束を変化させる。   The magnetic field changing means 34 disposed on the stage D includes an inner peripheral magnetic pole 11d and an outer peripheral magnetic pole 14d. Both the inner peripheral magnetic pole 11d and the outer peripheral magnetic pole 14d have a plurality of protruding magnetic poles around the common axis LL. The inner circumferential magnetic pole 11d and the outer circumferential magnetic pole 14d are opposed to each other via a gap in the radial direction centered on the common axis LL. The inner peripheral magnetic pole 11 d is disposed on the outer peripheral surface of the ring-shaped iron core 10 fixed to the outer peripheral surface of the inner peripheral cylinder 3. The outer peripheral magnetic pole 14d is disposed on the inner peripheral surface of the second outer peripheral cylinder 12b. In the stage D, these magnetic poles 11a and 14a change their facing state according to the relative rotation between the inner peripheral rotating body 3 and the outer peripheral rotating body 12, and change the magnetic flux passing through the gap between them.

なお、内周磁極11a、11b、11c、11dの共通軸線L−L方向の長さはすべて同じとされ、また外周磁極14a、14b、14c、14dについてもそれらの共通軸線L−L方向の長さはすべて同じとされる。加えて、各ステージA、B、C、Dにおける各内周磁極11a11b11c11dと各外周磁極14a、14b、14c、14dとの間の空隙の径方向の長さも、すべて同じとされる。 Note that the lengths of the inner peripheral magnetic poles 11a, 11b, 11c, and 11d in the common axis LL direction are all the same, and the outer peripheral magnetic poles 14a, 14b, 14c, and 14d are also longer in the common axis LL direction. All are the same. In addition, the radial lengths of the gaps between the inner peripheral magnetic poles 11a , 11b , 11c , 11d and the outer peripheral magnetic poles 14a, 14b, 14c, 14d in the stages A, B, C, D are all the same. Is done.

磁場発生手段6の囲み磁石構造6Cを構成するリング状の永久磁石63は、図3に示すように、N極である外周磁極面63bから、磁場変化手段33の内周磁極11cと外周磁極14c、第2外周筒12b、磁場変化手段34の外周磁極14dと内周磁極11d、リング状鉄心10、および内周筒3を通り、S極である内周磁極面63aに帰る磁路に磁束Φ2を流す。磁場変化手段33の内周磁極11cと外周磁極14c、および磁場変化手段34の内周磁極11dと外周磁極14dは、それぞれの対向状態の変化に基づいて、この磁束Φ2の大きさを変化させる。   As shown in FIG. 3, the ring-shaped permanent magnet 63 constituting the enclosing magnet structure 6C of the magnetic field generating means 6 has an inner peripheral magnetic pole 11c and an outer peripheral magnetic pole 14c of the magnetic field changing means 33 from the outer peripheral magnetic pole face 63b which is an N pole. The magnetic flux Φ2 passes through the second outer peripheral cylinder 12b, the outer peripheral magnetic pole 14d and the inner peripheral magnetic pole 11d of the magnetic field changing means 34, the ring-shaped iron core 10, and the inner peripheral cylinder 3, and returns to the inner peripheral magnetic pole face 63a that is the S pole. Shed. The inner peripheral magnetic pole 11c and the outer peripheral magnetic pole 14c of the magnetic field changing means 33, and the inner peripheral magnetic pole 11d and the outer peripheral magnetic pole 14d of the magnetic field changing means 34 change the magnitude of the magnetic flux Φ2 based on the change in the opposing state.

ステージA、Bに配置された磁場変化手段31、32の内周磁極11a、11bと、ステージC、Dに配置された磁場変化手段33、34の内周磁極11c、11dは、共通軸線L−Lの周りに互いに同じ位相で配置された複数個の突出磁極を有する。具体的には、これらの内周磁極11a〜11dは、それぞれ40度の角度間隔で配置された9個の突出磁極を持つが、各内周磁極11a〜11dのすべてについて、これらの9個の突出磁極は、共通軸線L−Lの周りの内周磁極基準位置から、例えば0度、40度、80度、120度、160度、200度、240度、280度、320度の角度位置に、互いに同じ位相で配置される。図1、図4では、これらの内周磁極11aから11dの突極が、共通軸線L−Lの方向にすべて互いに重なった状態で、実線で示される。   The inner peripheral magnetic poles 11a and 11b of the magnetic field changing means 31 and 32 arranged in the stages A and B and the inner peripheral magnetic poles 11c and 11d of the magnetic field changing means 33 and 34 arranged in the stages C and D are the common axis L−. A plurality of protruding magnetic poles arranged around L with the same phase as each other. Specifically, each of these inner peripheral magnetic poles 11a to 11d has nine protruding magnetic poles arranged at an angular interval of 40 degrees, but for each of the inner peripheral magnetic poles 11a to 11d, these nine The protruding magnetic poles are positioned at angular positions of, for example, 0 degree, 40 degrees, 80 degrees, 120 degrees, 160 degrees, 200 degrees, 240 degrees, 280 degrees, and 320 degrees from the inner circumferential magnetic pole reference position around the common axis LL. Are arranged in the same phase. In FIG. 1 and FIG. 4, the salient poles of these inner peripheral magnetic poles 11a to 11d are shown by solid lines in a state where they all overlap each other in the direction of the common axis LL.

ステージA、B、C、Dに配置された磁場変化手段31〜34の外周磁極14a〜14dの中、磁場変化手段32の外周磁極14bと、磁場変化手段34の外周磁極14dは、共通軸線L−Lの周りに互いに同じ位相で配置された複数の磁極を有する。具体的には、これらの外周磁極14b、14dもそれぞれ40度の角度間隔で配置された9個の突出磁極を持つが、外周磁極14b、14dについて、これらの9個の突出磁極は、共通軸線L−Lの周りの外周磁極基準位置から、0度、40度、80度、120度、160度、200度、240度、280度、320度の角度位置に、互いに同じ位相で配置される。図1、図4では、これらの外周磁極14b、14dの突出磁極が、共通軸線L−Lの方向にすべて互いに重なった状態で、実線で示される。これらの互いに重なった周磁極1b、1dの1つについて、その中心の角度位置を図1、図4において、θ1で示している。 In Stage A, B, C, the outer peripheral magnetic pole 14a~14d of the magnetic field changing means 31 to 34 are arranged in D, a periphery magnetic poles 14b of the field changing means 32, the outer peripheral magnetic pole 14d of magnetic field varying means 34, the common axis A plurality of magnetic poles arranged in the same phase around LL. Specifically, the outer peripheral magnetic poles 14b and 14d each have nine protruding magnetic poles arranged at an angular interval of 40 degrees, but for the outer peripheral magnetic poles 14b and 14d, these nine protruding magnetic poles have a common axis. Arranged in the same phase at angular positions of 0 degree, 40 degrees, 80 degrees, 120 degrees, 160 degrees, 200 degrees, 240 degrees, 280 degrees, and 320 degrees from the outer peripheral magnetic pole reference position around LL. . In FIG. 1 and FIG. 4, the projecting magnetic poles of these outer peripheral magnetic poles 14b and 14d are shown by solid lines in a state where they all overlap each other in the direction of the common axis LL. For one of these outer peripheral magnetic pole 1 4 overlapping each other b, 1 4 d, 1 the angular position of its center, in FIG. 4 are indicated by .theta.1.

磁場変化手段31〜34の外周磁極14a〜14dの中、磁場変化手段31の外周磁極14aと、磁場変化手段33の外周磁極14cは、共通軸線L−Lの周りに互いに同じ位相で配置された複数の磁極を有する。具体的には、これらの外周磁極14a、14cもそれぞれ40度の角度間隔で配置された9個の突出磁極を持つが、磁極14aと磁極14cについて、これらの9個の突出磁極は、共通軸線L−Lの周りの前記外周磁極基準位置から、磁極14b、1dとちょうど逆位相で、20度、60度、100度、140度、180度、220度、260度、300度、340度の角度位置に、互いに同じ位相で配置される。図1、図4では、これらの外周磁極14a、14cの突出磁極が、共通軸線L−Lの方向にすべて互いに重なった状態で、点線で示される。これらの互いに重なった周磁極14a、14cの1つについて、その中心の角度位置を図1、図4において、θ2で示している。 Of the outer peripheral magnetic poles 14a to 14d of the magnetic field changing means 31 to 34, the outer peripheral magnetic pole 14a of the magnetic field changing means 31 and the outer peripheral magnetic pole 14c of the magnetic field changing means 33 are arranged in the same phase around the common axis LL. It has a plurality of magnetic poles. Specifically, each of the outer peripheral magnetic poles 14a and 14c has nine protruding magnetic poles arranged at an angular interval of 40 degrees, but for the magnetic pole 14a and the magnetic pole 14c, these nine protruding magnetic poles have a common axis. from the outer peripheral magnetic pole reference positions around the L-L, magnetic pole 1 4b, 1 4 d exactly opposite phase, 20 degrees, 60 degrees, 100 degrees, 140 degrees, 180 degrees, 220 degrees, 260 degrees, 300 degrees, They are arranged in the same phase at 340 degree angular positions. In FIG. 1 and FIG. 4, the protruding magnetic poles of these outer peripheral magnetic poles 14a and 14c are indicated by dotted lines in a state where they all overlap each other in the direction of the common axis LL. For one of the outer overlapping these mutual circumferential magnetic pole 1 4a, 1 4c, FIG. 1 the angular position of its center, in FIG. 4 are indicated by .theta.2.

磁気センサ15は、例えばホール素子であり、それを通る検出磁束DFの方向と大きさに応じた出力信号を発生する。この磁気センサ15には、第1外周筒12aと第2外周筒12bとの間に共通軸線L−Lに沿って流れる検出磁束DF1、DF2が流れる。磁気センサ15の出力信号の極性は、磁気センサ15を通る検出磁束DF1、DF2の方向に応じて、正極性と負極性の極性の反転する出力信号となり、またこの出力信号の大きさは、磁気センサ15を通る検出磁束DF1、DF2の大きさに比例する。   The magnetic sensor 15 is, for example, a Hall element, and generates an output signal corresponding to the direction and magnitude of the detected magnetic flux DF passing therethrough. In the magnetic sensor 15, detection magnetic fluxes DF1 and DF2 flowing along the common axis LL flow between the first outer peripheral cylinder 12a and the second outer peripheral cylinder 12b. The polarity of the output signal of the magnetic sensor 15 is an output signal in which the polarity of the positive polarity and that of the negative polarity are reversed according to the direction of the detected magnetic fluxes DF1 and DF2 passing through the magnetic sensor 15, and the magnitude of this output signal is It is proportional to the magnitude of the detected magnetic fluxes DF1 and DF2 passing through the sensor 15.

なお、図1、図4では、図面を見やすくするために、第1、第2回転軸1、2と、内周筒3と、トーションバー5と、リング状鉄心9が省略されている。   In FIGS. 1 and 4, the first and second rotating shafts 1 and 2, the inner peripheral cylinder 3, the torsion bar 5, and the ring-shaped iron core 9 are omitted in order to make the drawings easy to see.

さて、図1〜図3は実施の形態1のトルクセンサを、その原点位置において示す。この原点位置では、磁場変化手段31〜34において、内周磁極11a、11b、11c、11dが、図1に示すように、共通軸線L−Lの周りの周方向に沿って、実線で示す外周磁極14b、14dの重なる角度位置θ1と、点線で示す磁極14a、14cの重なる角度位置θ2とのちょうど中間の角度位置に位置する。   1 to 3 show the torque sensor of the first embodiment at its origin position. At this origin position, in the magnetic field changing means 31-34, the inner peripheral magnetic poles 11a, 11b, 11c, 11d are outer peripheries indicated by solid lines along the circumferential direction around the common axis LL as shown in FIG. It is located at an intermediate angular position between the angular position θ1 where the magnetic poles 14b and 14d overlap and the angular position θ2 where the magnetic poles 14a and 14c overlap as shown by dotted lines.

この原点位置では、図3に示す磁束Φ1と磁束Φ2が、互いにほぼ等しい大きさとなる。この原点位置では、磁場変化手段31〜34の内周磁極11a、11b、11c、11dが、図1に示すように、共通軸線L−Lの周りの周方向に沿って、磁極14b、14dの重なる角度位置θ1と、磁極14a、14cの重なる角度位置θ2とのちょうど中間の角度位置に位置する。このため、図3に示す磁束Φ1と磁束Φ2の流れる磁路の磁気抵抗は互いに等しく、したがって磁束Φ1、Φ2の大きさは互いに等しい。このため、第1外周筒12aと第2外周筒12bの間において、磁気センサ15を通って流れる検出磁束DF1、DF2は、ともにゼロとなり、磁気センサ15の信号出力もゼロとなる。   At this origin position, the magnetic flux Φ1 and the magnetic flux Φ2 shown in FIG. At this origin position, the inner peripheral magnetic poles 11a, 11b, 11c, 11d of the magnetic field changing means 31-34 are arranged along the circumferential direction around the common axis LL as shown in FIG. It is located at an intermediate angular position between the overlapping angular position θ1 and the overlapping angular position θ2 of the magnetic poles 14a, 14c. Therefore, the magnetic resistances of the magnetic paths through which the magnetic fluxes Φ1 and Φ2 shown in FIG. 3 flow are equal to each other, and therefore the magnitudes of the magnetic fluxes Φ1 and Φ2 are equal to each other. Therefore, the detected magnetic fluxes DF1 and DF2 flowing through the magnetic sensor 15 between the first outer peripheral cylinder 12a and the second outer peripheral cylinder 12b are both zero, and the signal output of the magnetic sensor 15 is also zero.

図4、図5、図6は、原点位置から第1回転軸1が第2回転軸2に対して相対的に反時計方向に回転し、磁極11a、11b、11c、11dが、磁極14b、14dの重なる角度位置θ1に近い回転角度まで変位した正のトルク範囲を示す。この正のトルク範囲では、磁極11a、11b、11c、11dが、磁極14a、14cの重なる角度位置θ2から遠ざかり、磁極14b、14dの重なる角度位置θ1に近づいた位置にある。   4, 5, and 6, the first rotating shaft 1 rotates counterclockwise relative to the second rotating shaft 2 from the origin position, and the magnetic poles 11 a, 11 b, 11 c, and 11 d are connected to the magnetic pole 14 b, A positive torque range displaced to a rotation angle close to the overlapping angular position θ1 of 14d is shown. In this positive torque range, the magnetic poles 11a, 11b, 11c, and 11d are away from the angular position θ2 where the magnetic poles 14a and 14c overlap and are close to the angular position θ1 where the magnetic poles 14b and 14d overlap.

図7〜図10は、それれ図5に示すステージA、B、C、Dにおける共通軸線L−Lと直交する方向の断面図である。図7に示すステージAの磁場変化手段31において、内周磁極11aの9個の突出磁極は、外周磁極14aの9個の突出磁極に対して、角度位置θ2から遠ざかり、角度位置θ1に近づいている。同様に、図9に示すステージCに示す磁場変化手段33において、内周磁極11cの9個の突出磁極は、外周磁極14cの9個の突出磁極に対して、角度位置θ2から遠ざかり、角度位置θ1に近づいている。そのため、これらの磁場変化手段31、33の内周磁極11a、11cと外周磁極14a、14cとの対向面積は減少し、磁気抵抗は、図1〜図3に示した原点位置における磁気抵抗よりも増大している。 7 to 10 are cross-sectional view in a direction perpendicular to the common axis L-L in stages A, B, C, D shown in FIG. 5, respectively. In the magnetic field changing means 31 of the stage A shown in FIG. 7, the nine protruding magnetic poles of the inner peripheral magnetic pole 11a are away from the angular position θ2 and approach the angular position θ1 with respect to the nine protruding magnetic poles of the outer peripheral magnetic pole 14a. Yes. Similarly, in the magnetic field changing means 33 shown in the stage C shown in FIG. 9, the nine protruding magnetic poles of the inner peripheral magnetic pole 11c are moved away from the angular position θ2 with respect to the nine protruding magnetic poles of the outer peripheral magnetic pole 14c. It is approaching θ1. Therefore, the facing area between the inner peripheral magnetic poles 11a, 11c and the outer peripheral magnetic poles 14a, 14c of the magnetic field changing means 31, 33 is reduced, and the magnetic resistance is larger than the magnetic resistance at the origin position shown in FIGS. It is increasing.

一方、図8に示すステージBの磁場変化手段32において、内周磁極11bの9個の突出磁極も、外周磁極14bの9個の突出磁極に対して、角度位置θ2から遠ざかり、角度位置θ1に近づき、外周磁極14bに近づいている。同様に、図10に示すステージDに示す磁場変化手段34において、内周磁極11dの9個の突出磁極も、外周磁極14dの9個の突出磁極に対して、角度位置θ2から遠ざかり、角度位置θ1に近づき、外周磁極14dに近づいている。そのため、これらの磁場変化手段32、34の内周磁極11b、11dと外周磁極14b、1dとの対向面積は増加し、磁気抵抗は、図1〜図3に示した原点位置における磁気抵抗よりも減少している。 On the other hand, in the magnetic field changing means 32 of the stage B shown in FIG. 8, the nine protruding magnetic poles of the inner peripheral magnetic pole 11b are also moved away from the angular position θ2 to the angular position θ1 with respect to the nine protruding magnetic poles of the outer peripheral magnetic pole 14b. Approaching and approaching the outer peripheral magnetic pole 14b. Similarly, in the magnetic field changing means 34 shown in the stage D shown in FIG. 10, the nine protruding magnetic poles of the inner peripheral magnetic pole 11d are also moved away from the angular position θ2 with respect to the nine protruding magnetic poles of the outer peripheral magnetic pole 14d. It approaches θ1 and approaches the outer peripheral magnetic pole 14d. Therefore, the inner peripheral magnetic pole 11b of the magnetic field change means 32 and 34, increases opposing area between 11d and the outer magnetic pole 14b, 1 4 d, magnetoresistance, magnetic resistance at the origin position shown in FIGS. 1 to 3 Is less than.

この図4〜図10に示す正のトルク範囲では、磁場変化手段32と磁場変化手段34の内周磁極11b、11dと外周磁極14b、14dとの対向面積がともに増加するために、図6に示すように、新たに第1外周筒12aから第2外周筒12bに向かう検出磁束DF1が流れる。この検出磁束DF1は、ステージBにおける囲み磁石構造6Bの外周磁極面62bから磁場変化手段32の磁極11b、14bを通り第1外周筒12aに至り、この第1外周筒12aから共通軸線L−Lに沿って検出磁路20における磁気センサ15を通り、第2外周筒12bに至り、リング状鉄心10を経由して内周筒3に至る。   In the positive torque range shown in FIGS. 4 to 10, since the opposing areas of the inner peripheral magnetic poles 11b and 11d and the outer peripheral magnetic poles 14b and 14d of the magnetic field changing means 32 and the magnetic field changing means 34 are both increased, FIG. As shown, the detection magnetic flux DF1 newly flows from the first outer peripheral cylinder 12a toward the second outer peripheral cylinder 12b. The detected magnetic flux DF1 passes from the outer peripheral magnetic pole surface 62b of the enclosing magnet structure 6B in the stage B to the first outer peripheral cylinder 12a through the magnetic poles 11b and 14b of the magnetic field changing means 32, and from the first outer peripheral cylinder 12a to the common axis LL. Along the magnetic sensor 15 in the detection magnetic path 20, to the second outer peripheral cylinder 12 b, and to the inner peripheral cylinder 3 through the ring-shaped iron core 10.

磁気センサ15は、この検出磁路20を流れる検出磁束DF1を検出し、例えば正極性の信号出力を発生する。この正極性の信号出力は、正のトルク範囲、すなわち囲み磁石構造6Bから磁場変化手段32、34を通る検出磁束DF1が発生する範囲で得られ、その出力信号の大きさはこの正のトルク範囲において、第1、第2回転軸1、2間に与えられる捩りトルクの増大に応じて増大する。なお、正のトルク範囲では、磁場変化手段31の磁極11a、14aと、磁場変化手段33の磁極11c、14cの対向面積が減少するために、これらの磁場変化手段31、33を通る磁束Φ1、Φ2の大きさが減少する。   The magnetic sensor 15 detects the detection magnetic flux DF1 flowing through the detection magnetic path 20, and generates, for example, a positive signal output. This positive signal output is obtained in the positive torque range, that is, in the range in which the detection magnetic flux DF1 passing through the magnetic field changing means 32, 34 is generated from the surrounding magnet structure 6B, and the magnitude of the output signal is in this positive torque range. , The torque increases with an increase in torsional torque applied between the first and second rotating shafts 1 and 2. In the positive torque range, since the opposing areas of the magnetic poles 11a and 14a of the magnetic field changing means 31 and the magnetic poles 11c and 14c of the magnetic field changing means 33 are reduced, the magnetic flux Φ1 passing through these magnetic field changing means 31 and 33, The size of Φ2 decreases.

図3に示す原点位置から、第1回転軸1が第2回転軸2に対して相対的に、図4〜図10に示す正のトルク範囲とは逆方向に、時計方向に回転し、内周磁極11a、11b、11c、11dが、磁極14、14cの重なる角度位置θ2に近い角度位置まで変位した負のトルク範囲では、第1、第2回転軸1、2間に与えられる捩りトルクが、正のトルク範囲に対して逆方向となる。この負のトルク範囲では、磁極11a、11b、11c、11dが、図1〜図3に示す原点位置よりも、磁極14b、14dの重なる角度位置θ1から遠ざかり、磁極14a、14cの重なる角度位置θ2に近づいた状態にある。 From the origin position shown in FIG. 3, the first rotating shaft 1 rotates relative to the second rotating shaft 2 in the clockwise direction, opposite to the positive torque range shown in FIGS. peripheral magnetic pole 11a, 11b, 11c, 11d is, in the negative torque range displaced to an angle position close to the magnetic pole 14 a, angular position θ2 of overlapping 14c, torsional torque applied between the first and second rotary shafts 1 and 2 However, the reverse direction is obtained with respect to the positive torque range. In this negative torque range, the magnetic poles 11a, 11b, 11c, and 11d move away from the angular position θ1 where the magnetic poles 14b and 14d overlap, and the angular position θ2 where the magnetic poles 14a and 14c overlap, rather than the origin position shown in FIGS. It is in a state approaching.

この負のトルク範囲では、磁場変化手段31の磁極11a、14aと、磁場変化手段33の磁極11c、14cとの対向面積が増加するために、ステージCにおける囲み磁石構造6Cから、これらの磁場変化手段31、33を通る検出磁束DF2が発生し、逆に磁場変化手段32の磁極11b、14bと、磁場変化手段34の磁極11d、14dの対向面積が減少するために、これらの磁場変化手段32、34を通る磁束Φ1、Φ2の大きさが減少する。   In this negative torque range, since the opposing areas of the magnetic poles 11a and 14a of the magnetic field changing means 31 and the magnetic poles 11c and 14c of the magnetic field changing means 33 increase, the magnetic field changes from the surrounding magnet structure 6C in the stage C. The detected magnetic flux DF2 passing through the means 31 and 33 is generated, and conversely, the opposing area of the magnetic poles 11b and 14b of the magnetic field changing means 32 and the magnetic poles 11d and 14d of the magnetic field changing means 34 is reduced. , 34, the magnitudes of the magnetic fluxes Φ1, Φ2 are reduced.

この負のトルク範囲における検出磁束DF2は、ステージCにおける囲み磁石構造6Cから磁場変化手段33の磁極11c、14cを通り第2外周筒12bに至り、この第2外周筒12bから共通軸線L−Lに沿って検出磁路20における磁気センサ15を通り、第1外周筒12aに至り、リング状鉄心9を経由して内周筒3に帰る。磁気センサ15は、この検出磁束DF2を検出し、例えば負極性の信号出力を発生する。この負極性の信号出力は、負のトルク範囲、すなわち磁場変化手段31、33を通る磁束が増大し、磁場変化手段32、34を通る磁束が減少する範囲で得られ、その出力信号の大きさはこの負のトルク範囲において、第1、第2回転軸1、2間に与えられる逆方向の捩りトルクの減少に応じて増大する。   The detected magnetic flux DF2 in this negative torque range passes from the surrounding magnet structure 6C in the stage C to the second outer peripheral cylinder 12b through the magnetic poles 11c and 14c of the magnetic field changing means 33, and from the second outer peripheral cylinder 12b to the common axis LL. , Passes through the magnetic sensor 15 in the detection magnetic path 20, reaches the first outer cylinder 12 a, and returns to the inner cylinder 3 via the ring-shaped iron core 9. The magnetic sensor 15 detects the detected magnetic flux DF2 and generates, for example, a negative signal output. This negative signal output is obtained in the negative torque range, that is, the range in which the magnetic flux passing through the magnetic field changing means 31 and 33 increases and the magnetic flux passing through the magnetic field changing means 32 and 34 decreases, and the magnitude of the output signal In this negative torque range, increases in response to a decrease in reverse torsional torque applied between the first and second rotating shafts 1 and 2.

トルクセンサでは、回転軸1、2の間に、例えば±10度、言い換えれば20度の相対回転が生じるようにして、その角度範囲における捩りトルクの変化、すなわち回転軸1、2間の相対回転を検出する。この20度の相対回転範囲を検出範囲と呼ぶと、実施の形態1では、この検出範囲はその中間に図3に示す原点位置が対応し、前記負のトルク範囲で磁気センサ15の出力信号が、負極性の最大値となる第1角度位置から、正のトルク範囲で磁気センサ15の出力信号が正極性の最大値となる第2角度位置までほぼ直線的に変化するように設定される。この実施の形態1では、その第1角度位置と第2角度位置とのちょうど中間の原点位置において、出力信号がゼロとなる。   In the torque sensor, a relative rotation of, for example, ± 10 degrees, in other words, 20 degrees occurs between the rotating shafts 1 and 2, and a change in torsional torque in that angular range, that is, a relative rotation between the rotating shafts 1 and 2 Is detected. When this 20-degree relative rotation range is called a detection range, in the first embodiment, the detection range corresponds to the origin position shown in FIG. 3 in the middle, and the output signal of the magnetic sensor 15 is in the negative torque range. The output signal of the magnetic sensor 15 is set so as to change substantially linearly from the first angular position at which the maximum negative polarity value is reached to the second angular position at which the maximum positive polarity value is reached in the positive torque range. In the first embodiment, the output signal becomes zero at the origin position just between the first angular position and the second angular position.

具体的には、実施の形態1では、角度位置θ1、θ2の間の角度が20度であり、そのちょうど中間に原点位置が設定されるので、検出範囲は、原点位置から角度位置θ2側へ10度近づいた第1角度位置と、原点位置から角度位置θ1側へ10度近づいた第2角度位置との間に設定される。第1角度位置は、負のトルク範囲にあり、磁気センサ15の出力信号は、この第1角度位置で負極性の最大値となる。第2角度位置は正のトルク範囲にあり、磁気センサ15の出力信号は、第2角度位置で正極性の最大値となる。   Specifically, in the first embodiment, the angle between the angle positions θ1 and θ2 is 20 degrees, and the origin position is set just in the middle, so the detection range is from the origin position to the angle position θ2 side. It is set between the first angular position approaching 10 degrees and the second angular position approaching 10 degrees from the origin position to the angular position θ1 side. The first angular position is in a negative torque range, and the output signal of the magnetic sensor 15 has a negative maximum value at the first angular position. The second angular position is in the positive torque range, and the output signal of the magnetic sensor 15 has a maximum positive value at the second angular position.

このようにして、実施の形態1では、検出範囲において、与えられる捩りトルクの増大に伴ない、極性が反転し、大きさがほぼ直線的に増大する出力信号が磁気センサ15から得られ、結果としてバイポーラタイプの出力信号を発生するトルクセンサを実現できる。このバイポーラタイプの出力信号を発生するトルクセンサは、出力信号の極性が反転する原点位置を有し、この原点位置でのセンサ出力値の校正のばらつきの校正が容易である。   In this manner, in the first embodiment, an output signal whose polarity is reversed and whose magnitude increases almost linearly with the increase in the torsional torque to be applied in the detection range is obtained from the magnetic sensor 15, and as a result Thus, a torque sensor that generates a bipolar type output signal can be realized. The torque sensor that generates the bipolar type output signal has an origin position where the polarity of the output signal is inverted, and calibration of variations in the sensor output value at the origin position can be easily calibrated.

またこの実施の形態1のトルクセンサでは、磁場発生手段6が、共通軸線L−Lを囲むように配置された囲み磁石構造6B、6Cを含み、この囲み磁石構造6B、6Cは、共通軸線L−Lを中心とする外周磁極面62b、63bと内周磁極面62a、63aを形成し、外周磁極面62b、63bには、共通軸線L−Lの周りに沿って、N極とS極の両磁極の中の一方の極性の磁極ばかりが並び、また内周磁極面62a、63aには、共通軸線L−Lの周りに沿って、両磁極の中の他方の極性の磁極ばかりが並ぶようにして、共通軸線L−Lを中心とする径方向に着磁されているので、従来の磁石構造のように、着磁のばらつきにより出力信号のゼロ点がN極とS極の境界に対応する原点からずれるような不都合は解消し、安定したゼロ点出力を得ることができる。 Further, in the torque sensor of the first embodiment, the magnetic field generating means 6 includes the surrounding magnet structures 6B and 6C arranged so as to surround the common axis LL, and the surrounding magnet structures 6B and 6C have the common axis L The outer peripheral magnetic pole surfaces 62b and 63b and the inner peripheral magnetic pole surfaces 62a and 63a centering on -L are formed, and the outer peripheral magnetic pole surfaces 62b and 63b have N and S poles around the common axis LL. Only one polarity magnetic pole of both magnetic poles is arranged, and only the magnetic pole of the other polarity of both magnetic poles is arranged on the inner peripheral magnetic pole surfaces 62a and 63a along the common axis LL. a manner, since it is magnetized in the radial direction around the common axis L-L, as in the conventional magnet structure, the zero point of the output signal due to variations in magnetization is the boundary of N and S poles Eliminates inconveniences that deviate from the corresponding origin, and stable zero point output It is possible to obtain.

なお、実施の形態1では、内周回転体3を構成する内周筒の代わりに中実軸を用い、トーションバー5は回転軸1、2を連結するように別の位置に設置することもできる。また非磁性の連結体13の材料は、アルミニウムや樹脂材料など、他の非磁性材料を用いてもよい。また実施の形態1では、内周磁極11a、11b、11c、11dおよび外周磁極14a、14b、14c、14dのそれぞれに9個の突出磁極を形成したが、この突出磁極の個数は9個に限ることなく、他の個数にすることもできる。また、突出磁極を形成する代わりに、周面に切り欠きまたは穴を設けるなど、相対回転により磁気抵抗が変化するようにするだけでもよい。   In the first embodiment, a solid shaft is used instead of the inner peripheral cylinder constituting the inner peripheral rotating body 3, and the torsion bar 5 may be installed at another position so as to connect the rotary shafts 1 and 2. it can. Further, as the material of the nonmagnetic coupling body 13, other nonmagnetic materials such as aluminum and a resin material may be used. In the first embodiment, nine protruding magnetic poles are formed on each of the inner peripheral magnetic poles 11a, 11b, 11c, 11d and the outer peripheral magnetic poles 14a, 14b, 14c, 14d. However, the number of the protruding magnetic poles is limited to nine. Of course, other numbers can be used. Further, instead of forming the projecting magnetic poles, the magnetic resistance may be changed by relative rotation, such as by providing a notch or a hole in the peripheral surface.

また実施の形態1では、内周磁極11a、11b、11c、11dをすべて同相とし、外周磁極14a、14b、14c、14dについては、外周磁極14aと14c、外周磁極14bと14dを、それぞれ同相とした上で、外周磁極14a、14cと、外周磁極14b、14dとを逆相としたが、これらの関係を逆にし、外周磁極14a、14b、14c、14dをすべて同相とし、内周磁極11a、11b、11c、11dについて、内周磁極11aと11c、内周磁極11bと11dをそれぞれ同相とした上で、内周磁極11a、11cと、内周磁極11b、11dとを逆相としても、実施の形態1と同様に、磁気センサ15からバイポーラタイプの出力信号を得ることができる。   In the first embodiment, the inner peripheral magnetic poles 11a, 11b, 11c, and 11d are all in phase, and the outer peripheral magnetic poles 14a, 14b, 14c, and 14d are the same in phase with the outer peripheral magnetic poles 14a and 14c and the outer peripheral magnetic poles 14b and 14d, respectively. In addition, the outer peripheral magnetic poles 14a and 14c and the outer peripheral magnetic poles 14b and 14d are reversed in phase, but these relations are reversed so that the outer peripheral magnetic poles 14a, 14b, 14c and 14d are all in phase, and the inner peripheral magnetic pole 11a, For 11b, 11c, and 11d, the inner peripheral magnetic poles 11a and 11c and the inner peripheral magnetic poles 11b and 11d are in phase, and the inner peripheral magnetic poles 11a and 11c and the inner peripheral magnetic poles 11b and 11d are out of phase. As in the first embodiment, a bipolar type output signal can be obtained from the magnetic sensor 15.

また実施の形態1では、2つの囲み磁石構造6B、6CをステージB、Cに配置したが、これらのステージB、Cに跨る1つの囲み磁石構造により、ステージB、Cのそれぞれに磁場を発生し、内周磁極11b、11cと外周磁極14b、14cの間を通って磁束Φ1、Φ2および検出磁束DF1、DF2が流れるようにすることもできる。この場合、1つの囲み磁石構造は、共通軸線L−Lに沿って筒状として構成されるが、これも実施の形態1と同様に、共通軸線L−Lを中心とする半径方向に着磁され、その内周磁極面には、N極とS極の中の一方の極性の磁極ばかりが連続し、外周磁極面には、その他方の極性の磁極ばかりが連続するように構成される。   In the first embodiment, the two surrounding magnet structures 6B and 6C are arranged on the stages B and C. However, a magnetic field is generated in each of the stages B and C by one surrounding magnet structure straddling the stages B and C. In addition, the magnetic fluxes Φ1 and Φ2 and the detection magnetic fluxes DF1 and DF2 may flow between the inner peripheral magnetic poles 11b and 11c and the outer peripheral magnetic poles 14b and 14c. In this case, one enclosing magnet structure is formed in a cylindrical shape along the common axis LL, and this is also magnetized in the radial direction centered on the common axis LL, as in the first embodiment. The inner peripheral magnetic pole surface is configured such that only one of the N and S poles is continuous, and the outer magnetic pole surface is continuous with only the other magnetic pole.

また実施の形態1では、囲み磁石構造6B、6CをそれぞれステージB、Cに配置したが、これらの囲み磁石構造6B、6CをステージA、Dに配置することもできる。この場合にも、ステージAに配置した囲み磁石構造により磁束Φ1および検出磁束DF1を、またステージDに配置した囲み磁石構造により磁束Φ2および検出磁束DF2を流すように構成される。   In Embodiment 1, the surrounding magnet structures 6B and 6C are arranged on the stages B and C, respectively. However, these surrounding magnet structures 6B and 6C can be arranged on the stages A and D, respectively. Also in this case, the magnetic flux Φ1 and the detected magnetic flux DF1 are caused to flow by the enclosing magnet structure arranged on the stage A, and the magnetic flux Φ2 and the detected magnetic flux DF2 are made to flow by the enclosing magnet structure arranged on the stage D.

さらに、実施の形態1では、内周磁極11a、11b、11c、11dおよび外周磁極14a、14b、14c、14dの共通軸線L−Lの方向おける長さが、すべて同じとしたが、これを変えて、例えば囲み磁石構造6B、6Cを配置したステージB、Cにおける磁極11b、11c、14b、14cの共通軸線L−L方向の長さを、ステージA、Dにおける磁極11a、11d、14a、14dの共通軸線L−Lの方向の長さよりも長くすることもできる。   Further, in the first embodiment, the inner circumferential magnetic poles 11a, 11b, 11c, 11d and the outer circumferential magnetic poles 14a, 14b, 14c, 14d are all assumed to have the same length in the common axis LL direction. For example, the length of the magnetic poles 11b, 11c, 14b, and 14c in the common axis LL direction in the stages B and C in which the surrounding magnet structures 6B and 6C are disposed is set to the magnetic poles 11a, 11d, 14a, and 14d in the stages A and D. The length in the direction of the common axis LL can be made longer.

実施の形態2.
図12はこの発明によるトルクセンサの実施の形態2を示す断面図である。この図12は、共通軸線L−Lを含む平面による縦断面図であり、図2、図5に相当する断面図である。
Embodiment 2. FIG.
12 is a sectional view showing a torque sensor according to a second embodiment of the present invention. FIG. 12 is a longitudinal sectional view taken along a plane including the common axis LL, and is a sectional view corresponding to FIGS. 2 and 5.

この実施の形態2は、磁場発生手段6を、すべてのステージA、B、C、Dに配置したものである。この実施の形態2では、磁場発生手段6は、ステージB、Cに配置された囲み磁石構造6B、6Cに加え、ステージA、Dに配置された囲み磁石構造6A、6Dをも有する。その他は、実施の形態1と同じに構成される。この実施の形態2では、ステージA、B、C、Dのそれぞれに、磁場発生手段6を構成する囲み磁石構造6A、6B、6C、6Dと、磁場変化手段31〜34が配置される。   In the second embodiment, the magnetic field generating means 6 is arranged on all the stages A, B, C, and D. In the second embodiment, the magnetic field generating means 6 includes the surrounding magnet structures 6A and 6D arranged in the stages A and D in addition to the surrounding magnet structures 6B and 6C arranged in the stages B and C. The other configuration is the same as that of the first embodiment. In the second embodiment, the surrounding magnet structures 6A, 6B, 6C, and 6D constituting the magnetic field generating means 6 and the magnetic field changing means 31 to 34 are arranged in the stages A, B, C, and D, respectively.

ステージAに配置された囲み磁石構造6Aはリング状の永久磁石61により構成され、ステージDに配置された囲み磁石構造6Dはリング状の永久磁石64により構成される。リング状の永久磁石61、64は、それぞれ共通軸線L−Lを取り囲むように配置され、この共通軸線L−Lを中心とする内周磁極面61a、64aおよび外周磁極面61b、64bを有する。これらのリング状の永久磁石61、64は、内周磁極面61a、64aを内周筒3の外周面に嵌め込んで固定され、内周筒3とともに回転する。これらの永久磁石61、64の外周に、磁場変化手段31、34の内周磁極11a、11dが配置される。   The surrounding magnet structure 6A disposed on the stage A is configured by a ring-shaped permanent magnet 61, and the surrounding magnet structure 6D disposed on the stage D is configured by a ring-shaped permanent magnet 64. The ring-shaped permanent magnets 61 and 64 are respectively arranged so as to surround the common axis LL, and have inner peripheral magnetic pole surfaces 61a and 64a and outer peripheral magnetic pole surfaces 61b and 64b with the common axis LL as the center. The ring-shaped permanent magnets 61 and 64 are fixed by fitting the inner peripheral magnetic pole surfaces 61 a and 64 a to the outer peripheral surface of the inner peripheral cylinder 3, and rotate together with the inner peripheral cylinder 3. The inner peripheral magnetic poles 11 a and 11 d of the magnetic field changing means 31 and 34 are arranged on the outer periphery of the permanent magnets 61 and 64.

これらのリング状の永久磁石61、64は、共通軸線L−Lを中心とする半径方向に着磁されているが、リング状の永久磁石62、63とは逆極性に着磁される。具体的には、リング状の永久磁石61は、リング状の永久磁石62と逆極性に着磁され、その内周磁極面61aは共通軸線L−Lの周りに沿って連続してN極を形成するように着磁され、その外周磁極面61bは共通軸線L−Lの周りに沿って連続してS極を形成するように着磁される。同様に、リング状の永久磁石64は、リング状の永久磁石63と逆極性に着磁され、その内周磁極面64aは共通軸線L−Lの周りに沿って連続してN極を形成するように着磁され、その外周磁極面64bは共通軸線L−Lの周りに沿って連続してS極を形成するように着磁される。   These ring-shaped permanent magnets 61 and 64 are magnetized in the radial direction centered on the common axis LL, but are magnetized with a polarity opposite to that of the ring-shaped permanent magnets 62 and 63. Specifically, the ring-shaped permanent magnet 61 is magnetized with a polarity opposite to that of the ring-shaped permanent magnet 62, and the inner peripheral magnetic pole surface 61a has an N pole continuously around the common axis LL. The outer peripheral magnetic pole surface 61b is magnetized so as to continuously form an S pole along the common axis LL. Similarly, the ring-shaped permanent magnet 64 is magnetized with a polarity opposite to that of the ring-shaped permanent magnet 63, and the inner peripheral magnetic pole surface 64a continuously forms an N pole around the common axis LL. The outer peripheral magnetic pole surface 64b is magnetized so as to continuously form an S pole along the common axis LL.

囲み磁石構造6A、6Dは、磁束Φ1、Φ2および検出磁束DF1、DF2を増強する。囲み磁石構造6Aは、磁束Φ1および検出磁束DF2の流れる磁路において、囲み磁石構造6Bと同極性の起磁力を加え、磁束Φ1および検出磁束DF2を増強する。囲み磁石構造6Dは、磁束Φ2および検出磁束DF1の流れる磁路において、囲み磁石構造6Cと同極性の起磁力を加え、磁束Φ2および検出磁束DF1を増強する。 The surrounding magnet structures 6A and 6D enhance the magnetic fluxes Φ1 and Φ2 and the detection magnetic fluxes DF1 and DF2. Enclosing the magnet structure 6A, in the magnetic path through which magnetic fluxes flow Φ1 and the detected magnetic flux DF2, added magnetomotive force of the same polarity and enclose the magnet structure 6 B, enhances the flux Φ1 and the detected magnetic flux DF2. The surrounding magnet structure 6D adds a magnetomotive force having the same polarity as that of the surrounding magnet structure 6C in the magnetic path through which the magnetic flux Φ2 and the detection magnetic flux DF1 flow, thereby enhancing the magnetic flux Φ2 and the detection magnetic flux DF1.

この実施の形態2では、実施の形態1と同じ効果に加え、検出磁束DF1、DF2をともに増強できるので、磁気センサ15のバイポーラタイプの出力信号の大きさを増強し、大きなバイポーラタイプの出力信号を取り出すことができ、より高感度のトルクセンサを実現できる。   In the second embodiment, in addition to the same effects as in the first embodiment, both the detection magnetic fluxes DF1 and DF2 can be enhanced. Therefore, the magnitude of the bipolar type output signal of the magnetic sensor 15 is increased, and the large bipolar type output signal is obtained. The torque sensor with higher sensitivity can be realized.

実施の形態3.
図13〜図16は、この発明によるトルクセンサの実施の形態3を示す。図13は、図2、図5、図12と同様な共通軸線L−Lを含む平面による縦断面図であり、実施の形態3のトルクセンサの正のトルク範囲おける縦断面図である。図14は図13のA−A線によるステージAの断面図、図15は図13のB−B線、C−C線によるステージB、Cの断面図、図16は図13のD−D線によるステージDの断面図である。
Embodiment 3 FIG.
13 to 16 show a third embodiment of the torque sensor according to the present invention. FIG. 13 is a vertical cross-sectional view of a plane including the common axis LL similar to FIGS. 2, 5, and 12, and is a vertical cross-sectional view in the positive torque range of the torque sensor of the third embodiment. 14 is a sectional view of the stage A along the line AA in FIG. 13, FIG. 15 is a sectional view of the stages B and C along the line BB and CC in FIG. 13, and FIG. It is sectional drawing of the stage D by a line.

実施の形態3は、実施の形態1における4つの磁場変化手段31〜34の中、ステージB、Cにおける磁場変化手段32、33をそれぞれ磁場形成手段32A、33Aに変更したものである。その他は、実施の形態1と同じに構成される。この実施の形態3では、ステージA、Dには、磁場変化手段31、34がそれぞれ配置され、また、ステージB、Cには、それぞれ磁場発生手段6を構成する囲み磁石構造6B、6Cと、磁場形成手段32A、33Aが配置される。   In the third embodiment, among the four magnetic field changing means 31 to 34 in the first embodiment, the magnetic field changing means 32 and 33 in the stages B and C are changed to magnetic field forming means 32A and 33A, respectively. The other configuration is the same as that of the first embodiment. In the third embodiment, the magnetic field changing means 31 and 34 are arranged on the stages A and D, respectively, and the enclosing magnet structures 6B and 6C constituting the magnetic field generating means 6 are arranged on the stages B and C, respectively. Magnetic field forming means 32A and 33A are arranged.

図14に示すステージAにおける磁場変化手段31は、図7に示す実施の形態1における磁場変化手段31と同じに構成され、また図16に示すステージDにおける磁場変化手段34は、図10に示す実施の形態1における磁場変化手段34と同じに構成される。なお、図14、図16は、実施の形態3のトルクセンサが正のトルク範囲にあり、内周磁極11a、11dが、角度位置θ2から遠ざかり、角度位置θ1に近づいた状態を示す。   The magnetic field changing means 31 in the stage A shown in FIG. 14 is configured the same as the magnetic field changing means 31 in the first embodiment shown in FIG. 7, and the magnetic field changing means 34 in the stage D shown in FIG. 16 is shown in FIG. The configuration is the same as the magnetic field changing means 34 in the first embodiment. 14 and 16 show a state in which the torque sensor of the third embodiment is in the positive torque range, and the inner peripheral magnetic poles 11a and 11d are away from the angular position θ2 and approach the angular position θ1.

この実施の形態3において、磁場形成手段32A、33Aは、図15に示すように、それぞれの内周磁極11b、11cおよび外周磁極14b、14cが突出磁極を持たず、それらの内周磁極11b、11cと外周磁極14b、14cが、共通軸線L−Lの周りに沿って、それぞれがリング状の磁極面を持つように構成され、内周磁極11b、11cと外周磁極14b、14cの間には、共通軸線L−Lの周り沿って均一な大きさの空隙が形成される。したがって、実施の形態3では、内周筒3と外周回転体12との相対回転に対して、磁場変化手段31、34は実施の形態1と同様な磁場変化を与え、磁束Φ1、Φ2を変化させ、検出磁束DF1、DF2を発生させるが、磁場形成手段32A、33Aは磁場変化を与えない。 In the third embodiment, as shown in FIG. 15, the magnetic field forming means 32A and 33A are configured so that the inner peripheral magnetic poles 11b and 11c and the outer peripheral magnetic poles 14b and 14c do not have protruding magnetic poles. 11c and outer magnetic poles 14b and 14c are configured to have ring-shaped magnetic pole surfaces around the common axis LL, and between the inner magnetic poles 11b and 11c and the outer magnetic poles 14b and 14c. voids uniformly sized along about a common axis L-L are formed. Therefore, in the third embodiment, the magnetic field changing means 31 and 34 give the same magnetic field change as in the first embodiment to the relative rotation between the inner peripheral cylinder 3 and the outer peripheral rotating body 12, and change the magnetic fluxes Φ1 and Φ2. The detection magnetic fluxes DF1 and DF2 are generated, but the magnetic field forming means 32A and 33A do not change the magnetic field.

この実施の形態3において、磁場形成手段32A、33Aにおける内周磁極11b、11cと、外周磁極14b、14cとの間の空隙長さは、実施の形態1に比べて充分小さくなるように構成される。このため、実施の形態3では、実施の形態1に比べて、磁束Φ1、Φ2および検出磁束DF1、DF2が大きくなるので、磁気センサ15のバイポーラタイプも出力信号が大きくなり、より高感度のトルクセンサを実現できる。   In the third embodiment, the gap length between the inner peripheral magnetic poles 11b and 11c and the outer peripheral magnetic poles 14b and 14c in the magnetic field forming means 32A and 33A is configured to be sufficiently smaller than that in the first embodiment. The For this reason, in the third embodiment, since the magnetic fluxes Φ1 and Φ2 and the detected magnetic fluxes DF1 and DF2 are larger than those in the first embodiment, the output signal is also larger in the bipolar type of the magnetic sensor 15 and the torque with higher sensitivity is obtained. A sensor can be realized.

実施の形態4.
図17、図18は、この発明によるトルクセンサの実施の形態4を示す。図17は、図13と同様な共通軸線L−Lを含む平面による縦断面図であり、図18は図17のB−B線、C−C線によるステージB、Cの断面図である。
Embodiment 4 FIG.
17 and 18 show a torque sensor according to a fourth embodiment of the present invention. 17 is a longitudinal sectional view of a plane including the common axis LL similar to FIG. 13, and FIG. 18 is a sectional view of the stages B and C along the BB and CC lines of FIG.

実施の形態4は、ステージB、Cに、実施の形態3と同様に、磁場形成手段32A、33Aを設けたものであるが、これらの磁場形成手段32A、33Aにおいて、内周磁極11b、11cが削除され、磁場形成手段32A、33Aが、それぞれ囲み磁石構造6B、6Cと外周磁極14b、14cにより、構成されたものである。その他は、実施の形態1と同じに構成される。この実施の形態4では、ステージA、Dには、磁場変化手段31、34がそれぞれ配置され、また、ステージB、Cには、それぞれ磁場発生手段6を構成する囲み磁石構造6B、6Cと、磁場形成手段32A、33Aが配置される。   In the fourth embodiment, similarly to the third embodiment, the magnetic field forming means 32A and 33A are provided on the stages B and C. In these magnetic field forming means 32A and 33A, the inner peripheral magnetic poles 11b and 11c are provided. Are deleted, and the magnetic field forming means 32A and 33A are constituted by the surrounding magnet structures 6B and 6C and the outer peripheral magnetic poles 14b and 14c, respectively. The other configuration is the same as that of the first embodiment. In the fourth embodiment, the magnetic field changing means 31 and 34 are arranged on the stages A and D, respectively, and the enclosing magnet structures 6B and 6C constituting the magnetic field generating means 6 are arranged on the stages B and C, respectively. Magnetic field forming means 32A and 33A are arranged.

この実施の形態4において、磁場形成手段32Aは囲み磁石構造6Bと外周磁極14bにより構成され、囲み磁石構造6Bのリング状の永久磁石62の外周磁極面62bは、空隙を介して直接外周磁極14bに対向している。同様に、磁場形成手段33Aは囲み磁石構造6Cと外周磁極14cにより構成され、囲み磁石構造6Cのリング状の永久磁石63の外周磁極面63bは、空隙を介して直接外周磁極14bに対向している。ステージB、Cには、内周筒3の外周面にリング状鉄心7、8が固定され、リング状の永久磁石62、63は、これらのリング状鉄心7、8の外周に固定される。   In the fourth embodiment, the magnetic field forming means 32A is constituted by the surrounding magnet structure 6B and the outer peripheral magnetic pole 14b, and the outer peripheral magnetic pole surface 62b of the ring-shaped permanent magnet 62 of the surrounding magnet structure 6B is directly connected to the outer peripheral magnetic pole 14b through the air gap. Opposite to. Similarly, the magnetic field forming means 33A is constituted by the surrounding magnet structure 6C and the outer peripheral magnetic pole 14c, and the outer peripheral magnetic pole surface 63b of the ring-shaped permanent magnet 63 of the surrounding magnet structure 6C is directly opposed to the outer peripheral magnetic pole 14b through a gap. Yes. In the stages B and C, the ring-shaped iron cores 7 and 8 are fixed to the outer peripheral surface of the inner peripheral cylinder 3, and the ring-shaped permanent magnets 62 and 63 are fixed to the outer periphery of the ring-shaped iron cores 7 and 8.

この実施の形態4では、図18に示すように、リング状の永久磁石62、63の外周磁極面62b、63bおよび外周磁極14b、14cは、突出磁極を持たず、それらの外周磁極面62b、63bと外周磁極14b、14cが、共通軸線L−Lの周りに沿って、それぞれがリング状の磁極面を持つように構成され、リング状の永久磁石62、63の外周磁極面62b、63bと外周磁極14b、14cの間には、共通軸線L−Lの周り沿って均一な大きさの空隙が形成される。 In the fourth embodiment, as shown in FIG. 18, the outer peripheral magnetic pole surfaces 62b and 63b and the outer peripheral magnetic poles 14b and 14c of the ring-shaped permanent magnets 62 and 63 have no projecting magnetic poles, and the outer peripheral magnetic pole surfaces 62b, 63b and outer peripheral magnetic poles 14b and 14c are each configured to have a ring-shaped magnetic pole surface around the common axis LL, and the outer peripheral magnetic pole surfaces 62b and 63b of the ring-shaped permanent magnets 62 and 63, outer peripheral magnetic pole 14b, between 14c, the gap having a uniform size along the circumference of the common axis L-L are formed.

この実施の形態4では、リング状の永久磁石62、63の外周磁極面62b、63bと外周磁極14b、14cとの間に空隙が形成され、永久磁石62、63の外周磁極面62b、63bがこれらの空隙に露出し、外周磁極面62b、63bからの磁束は、共通軸線L−Lを中心とする半径方向に直接出て行くので、永久磁石62、63における漏洩磁束が小さくなり、結果として、実施の形態1に比べて、磁束Φ1、Φ2および検出磁束DF1、DF2が大きくなり、磁気センサ15のバイポーラタイプの出力信号が大きくなり、より高感度のトルクセンサを実現できる。   In the fourth embodiment, gaps are formed between the outer peripheral magnetic pole surfaces 62b and 63b of the ring-shaped permanent magnets 62 and 63 and the outer peripheral magnetic poles 14b and 14c, and the outer peripheral magnetic pole surfaces 62b and 63b of the permanent magnets 62 and 63 are formed. Since the magnetic flux from the outer peripheral magnetic pole surfaces 62b and 63b is directly exposed in the radial direction centered on the common axis LL, the leakage magnetic flux in the permanent magnets 62 and 63 is reduced as a result. Compared to the first embodiment, the magnetic fluxes Φ1 and Φ2 and the detected magnetic fluxes DF1 and DF2 are increased, the bipolar type output signal of the magnetic sensor 15 is increased, and a more sensitive torque sensor can be realized.

実施の形態5.
図19〜図23は、この発明によるトルクセンサの実施の形態5を示す。図19は、図2、図5、図12、図13、図17と同様な共通軸線L−Lを含む平面による縦断面図であり、実施の形態5のトルクセンサの正のトルク範囲における縦断面図である。図20は図19のA−A線によるステージAの断面図、図21は図19のB−B線によるステージBの断面図、図22は図19のC−C線によるステージCの断面図、図23は図19のD−D線によるステージDの断面図である。
Embodiment 5 FIG.
19 to 23 show a torque sensor according to a fifth embodiment of the present invention. FIG. 19 is a longitudinal sectional view of a plane including a common axis LL similar to FIGS. 2, 5, 12, 13, and 17, and is a longitudinal section in the positive torque range of the torque sensor of the fifth embodiment. FIG. 20 is a sectional view of the stage A along the line AA in FIG. 19, FIG. 21 is a sectional view of the stage B along the line BB in FIG. 19, and FIG. 22 is a sectional view of the stage C along the line CC in FIG. FIG. 23 is a sectional view of the stage D along the line DD in FIG.

この実施の形態5は、実施の形態1において、ステージB、Cにおける囲み磁石構造6B、6Cを、図21、図22に示すリング状の永久磁石65、66により構成し、これらのリング状の永久磁石65、66を、内周筒3に固定されたリング状鉄心7、8の外周に固定するとともに、実施の形態1における内周磁極11b、11cを削除したものである。その他は、実施の形態1と同じに構成される。この実施の形態5では、ステージA、Dには、磁場変化手段31、34がそれぞれ配置され、また、ステージB、Cには、それぞれ磁場発生手段6を構成する囲み磁石構造6B、6Cと、磁場変化手段32、33が配置される。   In the fifth embodiment, the surrounding magnet structures 6B and 6C in the stages B and C in the first embodiment are configured by the ring-shaped permanent magnets 65 and 66 shown in FIGS. The permanent magnets 65 and 66 are fixed to the outer periphery of the ring-shaped iron cores 7 and 8 fixed to the inner peripheral cylinder 3, and the inner peripheral magnetic poles 11b and 11c in the first embodiment are deleted. The other configuration is the same as that of the first embodiment. In the fifth embodiment, the magnetic field changing means 31 and 34 are arranged on the stages A and D, respectively, and the surrounding magnet structures 6B and 6C constituting the magnetic field generating means 6 are arranged on the stages B and C, respectively. Magnetic field changing means 32 and 33 are arranged.

リング状の永久磁石65、66は、図21、図22に示すように、それぞれ外周に突出磁極65A、66Aを一体に形成したリング状の永久磁石であり、共通軸線L−Lを取り囲むように配置される。ステージBに配置されるリング状の永久磁石65は、内周磁極面65aと、外周磁極面65bと、それらの中間に形成された中間面65cを有する。同様に、ステージCに配置されるリング状の永久磁石66は、内周磁極面66aと、外周磁極面66bと、それらの中間に形成された中間面66cを有する。これらのリング状の永久磁石65、66は、共通軸線L−Lを中心とする半径方向に、その内周側がS極、その外周側がN極となるように着磁される。   As shown in FIGS. 21 and 22, the ring-shaped permanent magnets 65 and 66 are ring-shaped permanent magnets in which projecting magnetic poles 65A and 66A are integrally formed on the outer circumference so as to surround the common axis LL. Be placed. The ring-shaped permanent magnet 65 disposed on the stage B has an inner peripheral magnetic pole surface 65a, an outer peripheral magnetic pole surface 65b, and an intermediate surface 65c formed therebetween. Similarly, the ring-shaped permanent magnet 66 arranged on the stage C has an inner peripheral magnetic pole surface 66a, an outer peripheral magnetic pole surface 66b, and an intermediate surface 66c formed between them. These ring-shaped permanent magnets 65 and 66 are magnetized in the radial direction centered on the common axis LL so that the inner peripheral side is an S pole and the outer peripheral side is an N pole.

図21に示すように、突出磁極65Aは、リング状の永久磁石65の外周に、互いに等しい角度間隔で複数個形成されている。具体的には、互いに40度の角度間隔で、9個の突出磁極65Aがリング状の永久磁石65と一体に形成されている。図22に示すように、突出磁極66Aも、同様に、リング状の永久磁石66の外周に、互いに等しい角度間隔で複数個形成されている。具体的には、互いに40度の角度間隔で、9個の突出磁極66Aがリング状の永久磁石66と一体に形成されている。これらの突出磁極65A、66Aは、実施の形態1における内周磁極11b、11cと同様に、内周磁極11a、11dと同相に、共通軸線L−Lの周りの内周磁極基準位置から、例えば0度、40度、80度、120度、160度、200度、240度、280度、320度の角度位置に配置される。   As shown in FIG. 21, a plurality of protruding magnetic poles 65A are formed on the outer periphery of the ring-shaped permanent magnet 65 at equal angular intervals. Specifically, nine protruding magnetic poles 65A are integrally formed with the ring-shaped permanent magnet 65 at an angular interval of 40 degrees. As shown in FIG. 22, a plurality of protruding magnetic poles 66 </ b> A are similarly formed on the outer periphery of the ring-shaped permanent magnet 66 at equal angular intervals. Specifically, nine protruding magnetic poles 66A are integrally formed with the ring-shaped permanent magnet 66 at an angular interval of 40 degrees. These protruding magnetic poles 65A and 66A are in phase with the inner peripheral magnetic poles 11a and 11d in the same manner as the inner peripheral magnetic poles 11b and 11c in the first embodiment, for example, from the inner peripheral magnetic pole reference position around the common axis LL. They are arranged at angular positions of 0 degrees, 40 degrees, 80 degrees, 120 degrees, 160 degrees, 200 degrees, 240 degrees, 280 degrees, and 320 degrees.

リング状の永久磁石65、66の内周磁極面65a、66aは、共通軸線L−Lを中心としてその周りに連続する周面であり、共通軸線L−Lの周りに沿ってS極ばかりが連続して形成される。外周磁極面65b、66bは、突出磁極65A、66Aのそれぞれの外周に、互いに40度の角度間隔で、間欠的に形成され、これらの外周磁極面65b、66bは、それぞれ共通軸線L−Lを中心としてその周りを囲む。これらの外周磁極面65b、66bには、共通軸線L−Lの周りに沿って、N極ばかりが間欠的に形成される。   The inner peripheral magnetic pole surfaces 65a, 66a of the ring-shaped permanent magnets 65, 66 are peripheral surfaces that are continuous around the common axis LL, and only the S poles are provided around the common axis LL. It is formed continuously. The outer peripheral magnetic pole surfaces 65b and 66b are intermittently formed on the outer periphery of each of the projecting magnetic poles 65A and 66A at an angular interval of 40 degrees, and the outer peripheral magnetic pole surfaces 65b and 66b have a common axis LL. Surrounds it as the center. In these outer peripheral magnetic pole surfaces 65b and 66b, only the N pole is intermittently formed around the common axis LL.

中間面65cは、共通軸線L−Lの周りに、9個の突出磁極65Aの各隣接する突出磁極65Aの間に位置して形成される。同様に、中間面66cは、共通軸線L−Lの周りに、9個の突出磁極66Aの各隣接する突出磁極66Aの間に位置して形成される。これらの中間面65c、66cは、それぞれ共通軸線L−Lを中心としてその周りに、互いに40度の角度間隔で間欠的に形成される。   The intermediate surface 65c is formed between the adjacent projecting magnetic poles 65A of the nine projecting magnetic poles 65A around the common axis LL. Similarly, the intermediate surface 66c is formed between the adjacent projecting magnetic poles 66A of the nine projecting magnetic poles 66A around the common axis LL. The intermediate surfaces 65c and 66c are intermittently formed around the common axis LL at an angular interval of 40 degrees around each other.

図20〜図23は、実施の形態5のトルクセンサが、正のトルク範囲にあって、内周磁極11a、11d、および突出磁極65A、66Aが、角度位置θ2から遠ざかり、角度位置θ1に近づいた位置にある状態を示す。この状態では、ステージBとステージDとの間で検出磁束DF1が発生する。内周磁極11a、11d、および突出磁極65A、66Aが、角度位置θ1から遠ざかり、角度位置θ2に近づく負のトルク範囲では、ステージAとステージCとの間で検出磁束DF2が発生する。結果として、この実施の形態5でも、磁気センサ15により、バイポーラタイプの出力信号を得ることができる。   20 to 23 show that the torque sensor of the fifth embodiment is in the positive torque range, and the inner peripheral magnetic poles 11a and 11d and the protruding magnetic poles 65A and 66A move away from the angular position θ2 and approach the angular position θ1. It shows the state in the position. In this state, the detection magnetic flux DF1 is generated between the stage B and the stage D. The detected magnetic flux DF2 is generated between the stage A and the stage C in the negative torque range in which the inner peripheral magnetic poles 11a and 11d and the projecting magnetic poles 65A and 66A move away from the angular position θ1 and approach the angular position θ2. As a result, also in the fifth embodiment, the magnetic sensor 15 can obtain a bipolar type output signal.

また、実施の形態5のトルクセンサでは、ステージB、Cに配置された囲み磁石構造6B、6Cが、外周に複数個の突出磁極65A、66Aを形成したリング状の永久磁石65、66で構成される。これらのリング状の永久磁石65、66は、その外周磁極面65b、66bには、共通軸線L−Lの周りに沿って、N極とS極の両磁極の中の一方の極性の磁極ばかりが並び、また内周磁極面65a、66aには、共通軸線L−Lの周りに沿って、両磁極の中の他方の極性の磁極ばかりが並ぶようにして、共通軸線L−Lを中心とする径方向に着磁されているので、従来の磁石構造のように、同じ周面上のN極とS極の境界がずれることによる出力信号のゼロ点のずれは解消し、安定したゼロ点出力を持った出力信号を得ることができる。   In the torque sensor of the fifth embodiment, the surrounding magnet structures 6B and 6C arranged on the stages B and C are configured by ring-shaped permanent magnets 65 and 66 each having a plurality of protruding magnetic poles 65A and 66A formed on the outer periphery. Is done. These ring-shaped permanent magnets 65, 66 have only one magnetic pole of the N and S poles around the common axis LL on the outer peripheral magnetic pole faces 65b, 66b. Are arranged on the inner peripheral magnetic pole surfaces 65a, 66a around the common axis LL so that only the magnetic pole of the other polarity of the two magnetic poles is arranged around the common axis LL. As the conventional magnet structure is magnetized in the radial direction, the deviation of the zero point of the output signal due to the deviation of the boundary between the N pole and the S pole on the same peripheral surface is eliminated, and the stable zero point An output signal having an output can be obtained.

また、リング状の永久磁石65、66の外周磁極面65b、66bと外周磁極14b、14cとの間に空隙が形成され、永久磁石65、66の外周磁極面65b、66bがこれらの空隙に露出し、外周磁極面65b、66bからの磁束は、共通軸線L−Lを中心とする半径方向に直接出て行くので、実施の形態1に比べて、磁束Φ1、Φ2および検出磁束DF1、DF2が大きくなり、磁気センサ15のバイポーラタイプの出力信号が大きくなり、より高感度のトルクセンサを実現できる。   Further, gaps are formed between the outer peripheral magnetic pole surfaces 65b and 66b of the ring-shaped permanent magnets 65 and 66 and the outer peripheral magnetic poles 14b and 14c, and the outer peripheral magnetic pole surfaces 65b and 66b of the permanent magnets 65 and 66 are exposed to these gaps. Since the magnetic fluxes from the outer peripheral magnetic pole surfaces 65b and 66b directly go out in the radial direction centered on the common axis LL, the magnetic fluxes Φ1 and Φ2 and the detected magnetic fluxes DF1 and DF2 are compared with those in the first embodiment. As a result, the bipolar type output signal of the magnetic sensor 15 is increased, and a torque sensor with higher sensitivity can be realized.

実施の形態6.
図24、図25は、この発明によるトルクセンサの実施の形態6を示す。図24は、実施の形態6のステージBの断面図、図25はそのステージCの断面図である。この図24、図25は、共通軸線L−Lに直交する平面による断面図である。
Embodiment 6 FIG.
24 and 25 show Embodiment 6 of the torque sensor according to the present invention. FIG. 24 is a cross-sectional view of the stage B of the sixth embodiment, and FIG. 25 is a cross-sectional view of the stage C. 24 and 25 are cross-sectional views taken along a plane orthogonal to the common axis LL.

実施の形態6は、実施の形態1において、ステージB、Cにおける囲み磁石構造6B、6Cを、図24、図25に示すリング状磁石体67、68により構成し、これらのリング状磁石体67、68を、内周筒3に固定されたリング状鉄心7、8の外周に固定するとともに、実施の形態1における内周磁極11b、11cを削除したものである。その他は、実施の形態1と同じに構成される。   In the sixth embodiment, the surrounding magnet structures 6B and 6C in the stages B and C in the first embodiment are configured by the ring-shaped magnet bodies 67 and 68 shown in FIGS. 68 are fixed to the outer periphery of the ring-shaped iron cores 7 and 8 fixed to the inner peripheral cylinder 3, and the inner peripheral magnetic poles 11b and 11c in the first embodiment are deleted. The other configuration is the same as that of the first embodiment.

これらのリング状磁石体67、68には、図24、図25に示すように、共通軸線L−Lの周りに等しい角度間隔で、複数の着磁区域67A、68Aが形成される。これらの複数の着磁区域67A、68Aは、共通軸線L−Lを中心とする半径方向に、その内周側をS極、その外周側をN極として着磁される。ステージBに配置されるリング状磁石67は、共通軸線L−Lを取り囲むように配置され、共通軸線L−Lの周りに内周磁極面67aと、外周磁極面67bとを有する。このリング状磁石67の複数の着磁区域67Aは、内周磁極面67aと外周磁極面67bとの間に、共通軸線L−Lを中心とする半径方向に延びている。この複数の着磁区域67Aにより、内周磁極面67aにはS極ばかりが共通軸線L−Lの周りに沿って間欠的に形成され、外周磁極面67bにはN極ばかりが共通軸線L−Lの周りに沿って間欠的に形成される。 As shown in FIGS. 24 and 25, a plurality of magnetized areas 67A and 68A are formed in these ring-shaped magnet bodies 67 and 68 at equal angular intervals around the common axis LL. The plurality of magnetized areas 67A and 68A are magnetized in the radial direction centered on the common axis LL, with the inner peripheral side being the S pole and the outer peripheral side being the N pole. The ring-shaped magnet body 67 arranged on the stage B is arranged so as to surround the common axis LL, and has an inner peripheral magnetic pole surface 67a and an outer peripheral magnetic pole surface 67b around the common axis LL. A plurality of magnetized areas 67A of the ring-shaped magnet body 67 extend in the radial direction about the common axis LL between the inner peripheral magnetic pole surface 67a and the outer peripheral magnetic pole surface 67b. Due to the plurality of magnetized areas 67A, only the S pole is intermittently formed around the common axis LL on the inner peripheral magnetic pole surface 67a, and only the N pole is formed on the outer peripheral magnetic pole surface 67b. Formed intermittently around L.

同様に、ステージCに配置されるリング状磁石68は、共通軸線L−Lを取り囲むように配置され、共通軸線L−Lの周りに内周磁極面68aと、外周磁極面68bとを有する。このリング状磁石68の複数の着磁区域68Aは、内周磁極面68aと外周磁極面68bとの間に、共通軸線L−Lを中心とする半径方向に延びている。この複数の着磁区域68Aにより、内周磁極面68aにはS極ばかりが共通軸線L−Lの周りに沿って間欠的に形成され、外周磁極面68bにはN極ばかりが、共通軸線L−Lの周りに沿って間欠的に形成される。なお、隣接する着磁区域67Aの相互間および隣接する着磁区域68Aの相互間は、磁性材料のまま着磁されずに残される。 Similarly, the ring-shaped magnet body 68 disposed on the stage C is disposed so as to surround the common axis LL, and has an inner peripheral magnetic pole surface 68a and an outer peripheral magnetic pole surface 68b around the common axis LL. . A plurality of magnetized areas 68A of the ring-shaped magnet body 68 extend in the radial direction about the common axis LL between the inner peripheral magnetic pole surface 68a and the outer peripheral magnetic pole surface 68b. Due to the plurality of magnetized areas 68A, only the S pole is intermittently formed around the common axis LL on the inner peripheral magnetic pole surface 68a, and only the N pole is formed on the outer peripheral magnetic pole surface 68b. Formed intermittently around -L. Note that the magnetic material remains between the adjacent magnetized areas 67A and between the adjacent magnetized areas 68A without being magnetized.

複数の着磁区域67Aは、具体的には、図24に示すように、互いに40度の角度間隔で、9個の着磁区域67Aが形成される。複数の着磁区域68Aも、図25に示すように、互いに40度の角度間隔で、9個の着磁区域68Aが形成されている。これらの複数の着磁区域67A、68Aは、実施の形態1における内周磁極11b、11cと同様に、内周磁極11a、11dと同相に、共通軸線L−Lの周りの内周磁極基準位置から、例えば0度、40度、80度、120度、160度、200度、240度、280度、320度の角度位置に形成される。なお、図24、25は、実施の形態6のトルクセンサが正のトルク範囲にあり、着磁区域67A、68Aが、角度位置θ2から遠ざかり、角度位置θ1に近づいた状態を示す。   Specifically, as shown in FIG. 24, nine magnetized areas 67A are formed at an angular interval of 40 degrees from each other in the plurality of magnetized areas 67A. As shown in FIG. 25, the plurality of magnetized areas 68A are also formed with nine magnetized areas 68A at an angular interval of 40 degrees. The plurality of magnetized areas 67A and 68A are in the same phase as the inner peripheral magnetic poles 11a and 11d in the same manner as the inner peripheral magnetic poles 11b and 11c in the first embodiment, and the inner peripheral magnetic pole reference position around the common axis LL. From, for example, the angle positions of 0 degrees, 40 degrees, 80 degrees, 120 degrees, 160 degrees, 200 degrees, 240 degrees, 280 degrees, and 320 degrees are formed. 24 and 25 show a state in which the torque sensor of the sixth embodiment is in the positive torque range, and the magnetized areas 67A and 68A are away from the angular position θ2 and approach the angular position θ1.

この実施の形態6でも、トルクセンサが、正のトルク範囲にあって、内周磁極11a、11d、および着磁区域67A、68Aが、角度位置θ2から遠ざかり、角度位置θ1に近づいた位置にある状態では、ステージBとステージDとの間で検出磁束DF1が発生し、また、内周磁極11a、11d、および着磁区域67A、68Aが、角度位置θ1から遠ざかり、角度位置θ2に近づく負のトルク範囲では、ステージAとステージCとの間で検出磁束DF2が発生するので、結果として、この実施の形態6でも、磁気センサ15により、バイポーラタイプの出力信号を得ることができる。   Also in the sixth embodiment, the torque sensor is in the positive torque range, and the inner peripheral magnetic poles 11a and 11d and the magnetized areas 67A and 68A are located away from the angular position θ2 and close to the angular position θ1. In the state, the detection magnetic flux DF1 is generated between the stage B and the stage D, and the inner peripheral magnetic poles 11a and 11d and the magnetized areas 67A and 68A are away from the angular position θ1 and are negatively approaching the angular position θ2. In the torque range, the detection magnetic flux DF2 is generated between the stage A and the stage C. As a result, also in the sixth embodiment, the magnetic sensor 15 can obtain a bipolar type output signal.

また、この実施の形態6のトルクセンサでも、リング状磁石67、68は、その外周磁極面67b、68bには、共通軸線L−Lの周りに沿って、N極とS極の両磁極の中の一方の極性の磁極ばかりが間欠的に並び、また内周磁極面67a、68aにも、共通軸線L−Lの周りに沿って、両磁極の中の他方の極性の磁極ばかりが間欠的に並ぶので、従来の磁石構造のように、同じ周面上のN極とS極の境界がずれることによる出力信号のゼロ点のずれを解消し、安定したゼロ点出力を持ったバイポーラタイプの出力信号を得ることができる。 Also in the torque sensor of the sixth embodiment, the ring-shaped magnet bodies 67 and 68 have both N-pole and S-pole magnetic poles on the outer peripheral magnetic pole surfaces 67b and 68b along the common axis LL. Only one of the magnetic poles of the two magnetic poles is intermittently arranged on the inner peripheral magnetic pole surfaces 67a and 68a along the common axis LL. Because it is lined up like the conventional magnet structure, it eliminates the deviation of the zero point of the output signal due to the deviation of the boundary between N pole and S pole on the same peripheral surface, and bipolar type with stable zero point output Output signal can be obtained.

実施の形態7.
図26は、この発明によるトルクセンサの実施の形態7を示す。この図26は、実施の形態7の原点位置における上面図であるが、図1、図4と同様に、図面を見やすくするために、一部の部品を省略している。
Embodiment 7 FIG.
FIG. 26 shows a seventh embodiment of the torque sensor according to the present invention. FIG. 26 is a top view at the origin position according to the seventh embodiment, but some components are omitted in order to make the drawings easy to see, as in FIGS.

実施の形態7は、ステージB、Cに配置される囲み磁石構造6B、6Cとして、図26に示すように、複数の永久磁石片69Aから構成された磁石リング配置69を用いたものであり、この磁石リング配置69は、ステージBでは内周筒3の外周に固定されたリング状鉄心7の内部に配置され、またステージCでは内周筒3の外周に固定されたリング状鉄心8の内部に配置される。その他は、実施の形態1と同じに構成される。   In the seventh embodiment, as the surrounding magnet structures 6B and 6C arranged on the stages B and C, as shown in FIG. 26, a magnet ring arrangement 69 composed of a plurality of permanent magnet pieces 69A is used. The magnet ring arrangement 69 is arranged inside the ring-shaped iron core 7 fixed to the outer periphery of the inner peripheral cylinder 3 in the stage B, and inside the ring-shaped iron core 8 fixed to the outer periphery of the inner peripheral cylinder 3 in the stage C. Placed in. The other configuration is the same as that of the first embodiment.

磁石リング配置69は、図26に示すように、複数個の、例えば9個の永久磁石片69Aによって構成され、この複数の永久磁石片69Aは、共通軸線L−Lを中心とする同一円周上に並べて配置される。この磁石リング配置69は、共通軸線L−Lを中心としてその周りに内周磁極面69aと外周磁極面69bを有する。内周磁極面69aは、複数の永久磁石片69Aの内周側端面を含む磁極面であり、外周磁極面69bはそれらの外周側端面を含む磁極面である。複数の各永久磁石片69Aは、それぞれの内周側端面がすべてS極となり、またそれぞれの外周側端面がすべてN極となるように、共通軸線L−Lを中心とする半径方向に着磁される。したがって、磁石リング配置69の内周磁極面69aには、共通軸線L−Lの周りに沿ってS極ばかりが間欠的に形成され、またその外周磁極面69bには、共通軸線L−Lの周りに沿ってN極ばかりが間欠的に形成される。なお、隣接する永久磁石片69Aの相互間には、リング状鉄心7、8が介在する。   As shown in FIG. 26, the magnet ring arrangement 69 includes a plurality of, for example, nine permanent magnet pieces 69A, and the plurality of permanent magnet pieces 69A have the same circumference around the common axis LL. Arranged side by side. The magnet ring arrangement 69 has an inner peripheral magnetic pole surface 69a and an outer peripheral magnetic pole surface 69b around the common axis LL. The inner peripheral magnetic pole surface 69a is a magnetic pole surface including the inner peripheral side end surfaces of the plurality of permanent magnet pieces 69A, and the outer peripheral magnetic pole surface 69b is a magnetic pole surface including these outer peripheral side end surfaces. Each of the plurality of permanent magnet pieces 69A is magnetized in the radial direction about the common axis LL so that the inner peripheral end faces are all S poles and the outer peripheral end faces are all N poles. Is done. Accordingly, only the south pole is intermittently formed around the common axis LL on the inner circumferential magnetic pole surface 69a of the magnet ring arrangement 69, and the outer circumferential magnetic pole surface 69b has the common axis LL. Only N poles are intermittently formed along the periphery. Ring-shaped iron cores 7 and 8 are interposed between adjacent permanent magnet pieces 69A.

この実施の形態7でも、囲み磁石構造6B、6CがステージB、Cに配置され、磁場発生手段6を構成するので、実施の形態1と同様に、磁気センサ15により、バイポーラタイプの出力信号を発生することができ、また磁石リング配置69の内周磁極面69aおよび外周磁極面69bには、同じ極性の磁極が間欠的に並ぶので、安定したゼロ点出力を持ったバイポーラタイプの出力信号を得ることができる。   Also in the seventh embodiment, since the surrounding magnet structures 6B and 6C are arranged on the stages B and C to constitute the magnetic field generating means 6, the bipolar sensor outputs the bipolar type output signal by the magnetic sensor 15 as in the first embodiment. Since the same polarity magnetic poles are intermittently arranged on the inner peripheral magnetic pole surface 69a and the outer peripheral magnetic pole surface 69b of the magnet ring arrangement 69, a bipolar type output signal having a stable zero point output can be generated. Obtainable.

実施の形態8.
図27〜図32は、この発明によるトルクセンサの実施の形態8を示す。図27は実施の形態8のトルクセンサの原点位置における上面図であるが、図1、図4と同様に図面を見やすくするために、一部の部品を省略している。図28は共通軸線L−Lを含む平面による縦断面図であり、実施の形態8のトルクセンサの正のトルク範囲における縦断面図である。図29は図28のA−A線によるステージAの断面図、図30は図28のB−B線によるステージBの断面図、図31は図28のC−C線によるステージCの断面図、図32は図28のD−D線によるステージDの断面図である。
Embodiment 8 FIG.
27 to 32 show a torque sensor according to an eighth embodiment of the present invention. FIG. 27 is a top view at the origin position of the torque sensor according to the eighth embodiment, but some parts are omitted for easy understanding of the drawings as in FIGS. FIG. 28 is a longitudinal sectional view of a plane including the common axis LL, and is a longitudinal sectional view in the positive torque range of the torque sensor of the eighth embodiment. 29 is a sectional view of the stage A along the line AA in FIG. 28, FIG. 30 is a sectional view of the stage B along the line BB in FIG. 28, and FIG. 31 is a sectional view of the stage C along the line CC in FIG. 32 is a sectional view of the stage D along the line DD in FIG.

この実施の形態8は、実施の形態1のステージB、Cに配置される囲み磁石構造6Bとして、図30に示すように、複数の永久磁石片72Aから構成された磁石リング配置72を用い、またステージCに配置される囲み磁石構造6Cとして、図31に示すように、複数の永久磁石片73Aから構成された磁石リング配置73を用いる。磁石リング配置72は、ステージBにおいて内周筒3の外周に固定されたリング状鉄心7の外周に配置され、また磁石リング配置73は、ステージCにおいて内周筒3の外周に固定されたリング状鉄心8の外周に配置され、実施の形態1の内周磁極11b、11cが削除される。その他は、実施の形態1と同じに構成される。この実施の形態8では、ステージA、Dに、それぞれ磁場変化手段31、34が配置され、ステージB、Cには、それぞれ囲み磁石構造6B、6Cと、磁場変化手段32、33が配置される。   As shown in FIG. 30, the eighth embodiment uses a magnet ring arrangement 72 composed of a plurality of permanent magnet pieces 72A as the surrounding magnet structure 6B arranged on the stages B and C of the first embodiment. Further, as the surrounding magnet structure 6C arranged on the stage C, as shown in FIG. 31, a magnet ring arrangement 73 composed of a plurality of permanent magnet pieces 73A is used. The magnet ring arrangement 72 is arranged on the outer periphery of the ring-shaped iron core 7 fixed to the outer periphery of the inner peripheral cylinder 3 in the stage B, and the magnet ring arrangement 73 is a ring fixed to the outer periphery of the inner peripheral cylinder 3 in the stage C. The inner peripheral magnetic poles 11b and 11c of the first embodiment are deleted from the outer periphery of the iron core 8. The other configuration is the same as that of the first embodiment. In the eighth embodiment, the magnetic field changing means 31 and 34 are arranged on the stages A and D, respectively, and the surrounding magnet structures 6B and 6C and the magnetic field changing means 32 and 33 are arranged on the stages B and C, respectively. .

磁石リング配置72は、図30に示すように、複数個の、例えば9個の永久磁石片72Aによって構成され、この複数の永久磁石片72Aは、共通軸線L−Lを中心とするリング状鉄心7の外周面上に、所定の角度間隔で並べて配置される。この磁石リング配置72は、共通軸線L−Lを中心としてその周りに内周磁極面72aと外周磁極面72bを有する。内周磁極面72aは、複数の永久磁石片72Aの内周側端面を含む磁極面であり、外周磁極面72bはそれらの外周側端面を含む磁極面である。複数の各永久磁石片72Aは、それぞれの内周側端面がすべてS極となり、またそれぞれの外周側端面がすべてN極となるように、共通軸線L−Lを中心とする半径方向に着磁される。したがって、磁石リング配置72の内周磁極面72aには、共通軸線L−Lの周りに沿ってS極ばかりが間欠的に形成され、またその外周磁極面72bには、共通軸線L−Lの周りに沿ってN極ばかりが間欠的に形成される。なお、隣接する永久磁石片72Aの相互間には、磁性体であるリング状鉄心7の外周の磁性体面7aが露出する。この磁性体面7aは、外周磁極面72bよりも径が小さい。   As shown in FIG. 30, the magnet ring arrangement 72 is constituted by a plurality of, for example, nine permanent magnet pieces 72A, and the plurality of permanent magnet pieces 72A are ring-shaped iron cores centered on the common axis LL. 7 are arranged side by side at a predetermined angular interval on the outer peripheral surface of 7. The magnet ring arrangement 72 has an inner peripheral magnetic pole surface 72a and an outer peripheral magnetic pole surface 72b around the common axis LL. The inner peripheral magnetic pole surface 72a is a magnetic pole surface including the inner peripheral side end surfaces of the plurality of permanent magnet pieces 72A, and the outer peripheral magnetic pole surface 72b is a magnetic pole surface including these outer peripheral side end surfaces. Each of the plurality of permanent magnet pieces 72A is magnetized in the radial direction centered on the common axis LL so that the inner peripheral side end faces are all S poles and the outer peripheral side end faces are all N poles. Is done. Therefore, only the south pole is intermittently formed along the circumference of the common axis LL on the inner circumferential magnetic pole surface 72a of the magnet ring arrangement 72, and the outer circumferential magnetic pole surface 72b has the common axis LL. Only N poles are intermittently formed along the periphery. In addition, between the adjacent permanent magnet pieces 72A, the magnetic body surface 7a on the outer periphery of the ring-shaped iron core 7 which is a magnetic body is exposed. The magnetic surface 7a has a smaller diameter than the outer magnetic pole surface 72b.

磁石リング配置73は、図31に示すように、複数個の、例えば9個の永久磁石片73Aによって構成され、この複数の永久磁石片73Aは、共通軸線L−Lを中心とするリング状鉄心8の外周面上に、所定の角度間隔で並べて配置される。この磁石リング配置73は、共通軸線L−Lを中心としてその周りに内周磁極面73aと外周磁極面73bを有する。内周磁極面73aは、複数の永久磁石片73Aの内周側端面を含む磁極面であり、外周磁極面73bはそれらの外周側端面を含む磁極面である。複数の各永久磁石片73Aは、それぞれの内周側端面がすべてS極となり、またそれぞれの外周側端面がすべてN極となるように、共通軸線L−Lを中心とする半径方向に着磁される。したがって、磁石リング配置73の内周磁極面73aには、共通軸線L−Lの周りに沿ってS極ばかりが間欠的に形成され、またその外周磁極面73bには、共通軸線L−Lの周りに沿ってN極ばかりが間欠的に形成される。なお、隣接する永久磁石片73Aの相互間には、磁性体であるリング状鉄心8の外周の磁性体面8aが露出する。この磁性体面8aは、外周磁極面73bよりも径が小さい。   As shown in FIG. 31, the magnet ring arrangement 73 is composed of a plurality of, for example, nine permanent magnet pieces 73A, and the plurality of permanent magnet pieces 73A are ring-shaped iron cores centered on a common axis LL. 8 are arranged side by side at a predetermined angular interval on the outer peripheral surface. The magnet ring arrangement 73 has an inner peripheral magnetic pole surface 73a and an outer peripheral magnetic pole surface 73b around the common axis LL. The inner peripheral magnetic pole surface 73a is a magnetic pole surface including the inner peripheral side end surfaces of the plurality of permanent magnet pieces 73A, and the outer peripheral magnetic pole surface 73b is a magnetic pole surface including these outer peripheral side end surfaces. Each of the plurality of permanent magnet pieces 73A is magnetized in the radial direction centered on the common axis LL so that the inner peripheral end faces are all S poles and the outer peripheral end faces are all N poles. Is done. Therefore, only the south pole is intermittently formed along the circumference of the common axis LL on the inner circumferential magnetic pole surface 73a of the magnet ring arrangement 73, and the outer circumferential magnetic pole surface 73b has the common axis LL. Only N poles are intermittently formed along the periphery. In addition, between the adjacent permanent magnet pieces 73A, the magnetic body surface 8a on the outer periphery of the ring-shaped iron core 8 which is a magnetic body is exposed. The magnetic surface 8a has a smaller diameter than the outer magnetic pole surface 73b.

磁石リング配置72には、具体的には、図30に示すように、互いに40度の角度間隔で、9個の永久磁石片72Aが配置される。磁石リング配置73でも、図31に示すように、互いに40度の角度間隔で、9個の永久磁石片73Aが配置されている。これらの複数の永久磁石片72A、73Aは、実施の形態1における内周磁極11b、11cと同様に、内周磁極11a、11dと同相に、共通軸線L−Lの周りの内周磁極基準位置から、例えば0度、40度、80度、120度、160度、200度、240度、280度、320度の角度位置に形成される。   Specifically, in the magnet ring arrangement 72, nine permanent magnet pieces 72A are arranged at an angular interval of 40 degrees from each other, as shown in FIG. Also in the magnet ring arrangement 73, as shown in FIG. 31, nine permanent magnet pieces 73A are arranged at an angular interval of 40 degrees from each other. The plurality of permanent magnet pieces 72A and 73A are arranged in the same phase as the inner peripheral magnetic poles 11a and 11d in the same manner as the inner peripheral magnetic poles 11b and 11c in the first embodiment, and the inner peripheral magnetic pole reference position around the common axis LL. From, for example, the angle positions of 0 degrees, 40 degrees, 80 degrees, 120 degrees, 160 degrees, 200 degrees, 240 degrees, 280 degrees, and 320 degrees are formed.

図29〜図32は、実施の形態8のトルクセンサが、正のトルク範囲にあって、内周磁極11a、11d、および永久磁石片72A、73Aが、角度位置θ2から遠ざかり、角度位置θ1に近づいた位置にある状態を示す。この状態では、ステージBとステージDとの間で検出磁束DF1が発生する。内周磁極11a、11d、および突出磁極72A、73Aが、角度位置θ1から遠ざかり、角度位置θ2に近づく負のトルク範囲では、ステージAとステージCとの間で検出磁束DF2が発生する。結果として、この実施の形態8でも、磁気センサ15により、バイポーラタイプの出力信号を得ることができる。   29 to 32 show that the torque sensor according to the eighth embodiment is in the positive torque range, and the inner peripheral magnetic poles 11a and 11d and the permanent magnet pieces 72A and 73A are moved away from the angular position θ2 and moved to the angular position θ1. Indicates the state at an approaching position. In this state, the detection magnetic flux DF1 is generated between the stage B and the stage D. The detected magnetic flux DF2 is generated between the stage A and the stage C in the negative torque range in which the inner peripheral magnetic poles 11a and 11d and the projecting magnetic poles 72A and 73A move away from the angular position θ1 and approach the angular position θ2. As a result, also in the eighth embodiment, the magnetic sensor 15 can obtain a bipolar type output signal.

また、この実施の形態8のトルクセンサでも、磁石リング配置72、73は、その外周磁極面72b、73bには、共通軸線L−Lの周りに沿って、N極とS極の両磁極の中の一方の極性の磁極ばかりが間欠的に並び、また内周磁極面72a、73aにも、共通軸線L−Lの周りに沿って、両磁極の中の他方の極性の磁極ばかりが間欠的に並ぶので、安定したゼロ点出力を持ったトルクセンサを得ることができる。   Also in the torque sensor of the eighth embodiment, the magnet ring arrangements 72 and 73 have both the N-pole and S-pole magnetic poles on the outer peripheral magnetic pole surfaces 72b and 73b around the common axis LL. Only the magnetic poles of one of the polarities are intermittently arranged, and only the magnetic poles of the other polarity of the two magnetic poles are intermittently arranged on the inner peripheral magnetic pole surfaces 72a and 73a along the common axis LL. Therefore, a torque sensor having a stable zero point output can be obtained.

また、この実施の形態8では、複数の永久磁石片72A、73Aと、外周磁極14b、14cとが空隙を介して対向し、複数の永久磁石片72A、73Aが直接この空隙に露出するので、この空隙の径方向の空隙長を実質的に増大する結果になり、正および負のトルク範囲の最外部で、磁気センサ15の出力信号が飽和するのを防止し、出力信号の線形性を向上することができる。   In the eighth embodiment, the plurality of permanent magnet pieces 72A and 73A and the outer peripheral magnetic poles 14b and 14c are opposed to each other through a gap, and the plurality of permanent magnet pieces 72A and 73A are directly exposed to the gap. As a result, the gap length in the radial direction of the gap is substantially increased, and the output signal of the magnetic sensor 15 is prevented from being saturated outside the positive and negative torque ranges, and the linearity of the output signal is improved. can do.

なお、複数個の永久磁石片72A、73Aのそれぞれは、リング状鉄心7、8の外周面に沿って円弧板状に形成することもでき、また平板状の形成することもできる。これらの永久磁石片72A、73Aは、接着などにより、リング状鉄心7、8の外周面に固定される。また各永久磁石片72A、73Aの着磁極性は、上記と逆にして、内周側端面がすべてN極、外周側端面がすべてS極となるように、変更することもできる。   Each of the plurality of permanent magnet pieces 72A and 73A can be formed in an arc plate shape along the outer peripheral surface of the ring-shaped iron cores 7 and 8, or can be formed in a flat plate shape. These permanent magnet pieces 72A and 73A are fixed to the outer peripheral surfaces of the ring-shaped iron cores 7 and 8 by adhesion or the like. In addition, the magnetic pole property of each of the permanent magnet pieces 72A and 73A can be changed so that the inner peripheral side end faces are all N poles and the outer peripheral side end faces are all S poles in the opposite manner.

実施の形態9.
図33は、この発明によるトルクセンサの実施の形態9の原点位置における上面図である。この実施の形態9は、実施の形態8のステージB、Cにおいて、磁石リング配置72、73をリング状鉄心7、8の外周面に形成された凹部に嵌め込むように変更したものである。その他は実施の形態8と同じに構成される。この実施の形態9によっても、実施の形態8と同じ効果を得ることができる。
Embodiment 9 FIG.
FIG. 33 is a top view of the origin of the torque sensor according to the ninth embodiment of the present invention. In the ninth embodiment, in the stages B and C of the eighth embodiment, the magnet ring arrangements 72 and 73 are modified so as to be fitted into the recesses formed on the outer peripheral surfaces of the ring-shaped iron cores 7 and 8. The other configuration is the same as that of the eighth embodiment. According to the ninth embodiment, the same effect as in the eighth embodiment can be obtained.

図33は実施の形態9の上面図であるが、図1、図4と同様に、図面を見やすくするために、一部の部品を省略している。この実施の形態9では、ステージB、Cにおいて、リング状鉄心7、8の外周面には、その周面に沿って複数個の、例えば9個の凹部7b、8bが40度の角度間隔で形成され、これらの凹部7b、8bに、磁石リング配置72,73を構成する9個の永久磁石片72A、73Aが嵌め込まれ、固定される。ステージBのリング状鉄心7の外周面の凹部7bには、磁石リング配置72を構成する9個の永久磁石片72Aが嵌め込まれ、同様に、ステージCのリング状鉄心8の外周面の凹部8bには、磁石リング配置73を構成する9個の永久磁石片73Aが嵌め込まれ、固定される。隣接する各永久磁石片72A、73Aの間には、リング状鉄心7、8の外周の磁性体面7a、8aが露出する。これらの磁性体面7a、8aは、各永久磁石片72A、73Aの外周面により構成される外周磁極面72b、73bよりも径が小さい。   FIG. 33 is a top view of the ninth embodiment, but in the same manner as FIGS. 1 and 4, some parts are omitted in order to make the drawings easy to see. In the ninth embodiment, in stages B and C, a plurality of, for example, nine recesses 7b and 8b are provided on the outer peripheral surface of the ring-shaped iron cores 7 and 8 along the peripheral surface at an angular interval of 40 degrees. Nine permanent magnet pieces 72A and 73A constituting the magnet ring arrangements 72 and 73 are fitted and fixed in these recesses 7b and 8b. Nine permanent magnet pieces 72A constituting the magnet ring arrangement 72 are fitted into the recess 7b on the outer peripheral surface of the ring-shaped iron core 7 of the stage B. Similarly, the recess 8b on the outer peripheral surface of the ring-shaped iron core 8 of the stage C is inserted. The nine permanent magnet pieces 73A constituting the magnet ring arrangement 73 are fitted and fixed. Between the adjacent permanent magnet pieces 72A and 73A, the magnetic surfaces 7a and 8a on the outer periphery of the ring-shaped iron cores 7 and 8 are exposed. These magnetic surfaces 7a and 8a have a smaller diameter than the outer peripheral magnetic pole surfaces 72b and 73b constituted by the outer peripheral surfaces of the permanent magnet pieces 72A and 73A.

実施の形態10.
図34は、この発明によるトルクセンサの実施の形態10を示す。図34は、この実施の形態10の上面図であり、トルクセンサが原点位置にある状態を示すが、図1、図4と同様に図面を見やすくするために一部に部品を省略している。
Embodiment 10 FIG.
FIG. 34 shows a torque sensor according to a tenth embodiment of the present invention. FIG. 34 is a top view of the tenth embodiment and shows a state in which the torque sensor is at the origin position, but parts are omitted in order to make the drawing easier to see as in FIGS. .

この実施の形態10は、実施の形態1において、互いに同相である内周磁極11a、11b、11c、11dの各磁極面に、図34に示すように、傾斜面16a、16bを形成している。また、互いに同相である外周磁極14a、14cを、各内周磁極11a、11b、11c、11dの時計方向側端部と対向するように配置し、また互いに同相である外周磁極14b、14dを、各内周磁極11a、11b、11c、11dの反時計方向側端部と対向するように配置し、併せて、外周磁極14b、14dの各磁極面に、傾斜面16dを形成し、外周磁極14a、14cの各磁極面に、傾斜面16cを形成している。その他は実施の形態1と同じであり、ステージB、Cには、リング状の永久磁石62、63により構成される囲み磁石構造6B、6Cが磁場発生手段6として使用される。   In the tenth embodiment, inclined surfaces 16a and 16b are formed on the respective magnetic pole surfaces of the inner peripheral magnetic poles 11a, 11b, 11c, and 11d in the same phase as in the first embodiment, as shown in FIG. . In addition, the outer peripheral magnetic poles 14a and 14c that are in phase with each other are arranged so as to face the clockwise side ends of the inner peripheral magnetic poles 11a, 11b, 11c, and 11d, and the outer peripheral magnetic poles 14b and 14d that are in phase with each other The inner peripheral magnetic poles 11a, 11b, 11c, and 11d are arranged so as to face the counterclockwise ends, and at the same time, inclined surfaces 16d are formed on the respective magnetic pole surfaces of the outer peripheral magnetic poles 14b and 14d. , 14c, inclined surfaces 16c are formed on the magnetic pole surfaces. The rest is the same as in the first embodiment, and the surrounding magnet structures 6B and 6C configured by the ring-shaped permanent magnets 62 and 63 are used as the magnetic field generating means 6 in the stages B and C.

内周磁極11a、11b、11c、11dの各磁極面の傾斜面1a、1bは、各磁極面の周方向の中央部で各磁極面を最も高くしており、傾斜面16aは、この中央部から時計方向に向かって各磁極面を低くするように傾斜し、また傾斜面16bは、その中央部から反時計方向に向かって各磁極面を低くするように傾斜している。外周磁極14a、14cの傾斜面16cは、内周磁極11a、11b、11c、11dの各傾斜面16aに空隙を介して対向しており、外周磁極14b、14dの傾斜面16dは、内周磁極11a、11b、11c、11dの各傾斜面16bに空隙を介して対向している。なお、傾斜面16a、16b、16c、16dは、例えば直線状の傾斜面とされるが、曲線状の傾斜面とすることもできる。 The inclined surfaces 1 6 a and 1 6 b of the magnetic pole surfaces of the inner peripheral magnetic poles 11 a, 11 b, 11 c and 11 d have the highest magnetic pole surface at the center in the circumferential direction of each magnetic pole surface, and the inclined surface 16 a The magnetic pole surfaces are inclined downward from the central portion in the clockwise direction, and the inclined surface 16b is inclined so as to lower the magnetic pole surfaces in the counterclockwise direction from the central portion. The inclined surfaces 16c of the outer peripheral magnetic poles 14a and 14c are opposed to the inclined surfaces 16a of the inner peripheral magnetic poles 11a, 11b, 11c and 11d via a gap, and the inclined surfaces 16d of the outer peripheral magnetic poles 14b and 14d are The inclined surfaces 16b of 11a, 11b, 11c, and 11d are opposed to each other through a gap. The inclined surfaces 16a, 16b, 16c, and 16d are, for example, linear inclined surfaces, but may be curved inclined surfaces.

トルクセンサに働くトルクが変化して、回転軸1、2が相対的に回転するとき、傾斜面1aと傾斜面1cとの対向面積が変化するとともに、それらの間の空隙長さも変化する。同時に、傾斜面16bと傾斜面16dとの対向面積が変化するとともに、それらの間の空隙長さも変化する。このため、内周磁極11a、11b、11c、11dと外周磁極14a、14cとの間の磁気抵抗の変化、および内周磁極11a、11b、11c、11dと外周磁極14b、14dとの間の磁気抵抗の変化が、実施の形態1に比べて大きくなるので、磁気センサ15のバイポーラタイプの出力信号を、より大きくすることができる。 When the torque acting on the torque sensor changes and the rotary shafts 1 and 2 rotate relatively, the facing area between the inclined surface 1 6 a and the inclined surface 1 6 c changes, and the gap length between them also changes. Change. At the same time, the facing area between the inclined surface 16b and the inclined surface 16d changes, and the gap length between them also changes. Therefore, the change in magnetic resistance between the inner peripheral magnetic poles 11a, 11b, 11c, 11d and the outer peripheral magnetic poles 14a, 14c, and the magnetic resistance between the inner peripheral magnetic poles 11a, 11b, 11c, 11d and the outer peripheral magnetic poles 14b, 14d. Since the change in resistance becomes larger than that in the first embodiment, the bipolar type output signal of the magnetic sensor 15 can be made larger.

実施の形態11.
図35は、この発明によるトルクセンサの実施の形態11を示す。図35は、この実施の形態11の上面図であり、トルクセンサが原点位置にある状態を示すが、図1、図4と同様に図面を見やすくするために一部に部品を省略している。
Embodiment 11 FIG.
FIG. 35 shows Embodiment 11 of the torque sensor according to the present invention. FIG. 35 is a top view of the eleventh embodiment and shows a state in which the torque sensor is at the origin position, but parts are omitted in order to make the drawing easier to see as in FIGS. .

この実施の形態11は、実施の形態1において、内周磁極11a、11b、11c、11dおよび外周磁極14a、14cと外周磁極14b、14dの径方向長さをともに長くし、内周磁極11a、11b、11c、11dと外周磁極14a、14b、14c、14dとが、周方向に空隙を介して対向するようにしたものである。その他は実施の形態1と同じであり、ステージB、Cには、リング状の永久磁石62、63により構成される囲み磁石構造6B、6Cが磁場発生手段6として使用される。なお、図35では、内周磁極11a、11b、11c、11d、および外周磁極14a、14b、14c、14dのそれぞれの突出磁極の数が5個となっているが、これは図面を見やすくするためであり、実施の形態1と同様に、それぞれの突出磁極の数は9個とされる。なお、これらの突出磁極の数は、5個、9個以外の磁極数、例えば6個、7個、8個、10個、11個などにすることもできる。 In the eleventh embodiment, the inner circumferential magnetic poles 11a, 11b, 11c, 11d and the outer circumferential magnetic poles 14a, 14c and the outer circumferential magnetic poles 14b, 14d are both lengthened in the radial direction , and the inner circumferential magnetic pole 11a. 11b, 11c, 11d and the outer peripheral magnetic poles 14a, 14b, 14c, 14d are opposed to each other with a gap in the circumferential direction. The rest is the same as in the first embodiment, and the surrounding magnet structures 6B and 6C configured by the ring-shaped permanent magnets 62 and 63 are used as the magnetic field generating means 6 in the stages B and C. In FIG. 35, the number of projecting magnetic poles of each of the inner peripheral magnetic poles 11a, 11b, 11c, and 11d and the outer peripheral magnetic poles 14a, 14b, 14c, and 14d is five. As in the first embodiment, the number of protruding magnetic poles is nine. Note that the number of these projecting magnetic poles may be other than 5, 9 or, for example, 6, 7, 8, 10, 11 or the like.

実施の形態11では、互いに同相である外周磁極14a、14cを、各内周磁極11a、11b、11c、11dの時計方向側部に配置し、また互いに同相である外周磁極14b、14dを、各内周磁極11a、11b、11c、11dの反時計方向側部に配置している。トルクセンサに働くトルクが変化して、回転軸1、2が相対的に回転するとき、内周磁極11a、11b、11c、11dと外周磁極14a、14cとの間の周方向の空隙と、内周磁極11a、11b、11c、11dと外周磁極14b、14dとの間の周方向の空隙とが、互いに逆方向に変化し、それぞれの空隙における磁気抵抗も互いに逆方向に変化するので、この実施の形態11でも、磁気センサ15からバイポーラタイプの出力信号を得ることができる。   In the eleventh embodiment, the outer peripheral magnetic poles 14a and 14c that are in phase with each other are arranged on the clockwise sides of the inner peripheral magnetic poles 11a, 11b, 11c, and 11d, and the outer peripheral magnetic poles 14b and 14d that are in phase with each other are It arrange | positions at the counterclockwise direction side part of the inner peripheral magnetic pole 11a, 11b, 11c, 11d. When the torque acting on the torque sensor changes and the rotary shafts 1 and 2 rotate relatively, the circumferential gap between the inner peripheral magnetic poles 11a, 11b, 11c, 11d and the outer peripheral magnetic poles 14a, 14c, and the inner The circumferential gaps between the circumferential magnetic poles 11a, 11b, 11c, 11d and the outer circumferential magnetic poles 14b, 14d change in opposite directions, and the magnetic resistances in the respective gaps also change in opposite directions. Also in the eleventh embodiment, a bipolar type output signal can be obtained from the magnetic sensor 15.

実施の形態12.
図36、図37は、この発明によるトルクセンサの実施の形態12を示す。図36は、この実施の形態12の正面図であり、図37はその側面図である。
Embodiment 12 FIG.
36 and 37 show a torque sensor according to a twelfth embodiment of the present invention. FIG. 36 is a front view of the twelfth embodiment, and FIG. 37 is a side view thereof.

この実施の形態12は、実施の形態1において、外周筒12a、12bの突出部12c、12dを削除し、外周筒12a、12bを連結する連結体13を連結体13aに変更し、この連結体13aの外周に一対の磁気集約部材17A、17Bを配置し、これらの磁気集約部材17A、17Bの間に磁気センサ15を配置したものである。その他は、実施の形態1と同じに構成され、ステージB、Cには、リング状の永久磁石62、63により構成される囲み磁石構造6B、6Cが磁場発生手段6として使用される。   In the twelfth embodiment, the protrusions 12c and 12d of the outer peripheral cylinders 12a and 12b are deleted from the first embodiment, and the connecting body 13 that connects the outer peripheral cylinders 12a and 12b is changed to a connecting body 13a. A pair of magnetic aggregation members 17A and 17B are arranged on the outer periphery of 13a, and the magnetic sensor 15 is arranged between these magnetic aggregation members 17A and 17B. The rest of the configuration is the same as in the first embodiment, and the surrounding magnet structures 6B and 6C configured by the ring-shaped permanent magnets 62 and 63 are used as the magnetic field generating means 6 in the stages B and C.

連結体13aは、アルミニウムなどの非磁性材を用いて筒状に構成され、外周筒12aと外周筒12bとに跨るように、それらの内周面に接合される。この連結体13aの外周には、外周筒12a、12bの各端面の間に環状溝13bが形成され、この環状溝13bに、磁気集約部材17A、17Bが配置される。図36、図37に示すように、磁気集約部材17A,17Bは、それぞれ台形状に作られ、それぞれ互いに平行に相対向する長辺17aと短辺17bを有する。各磁気集約部材17A、17Bの長辺17aは、それぞれ外周筒12a、12bと、微小な空隙を介して対向している。各磁気集約部材17A、17Bの短辺17bは、互いに対向し、それらの間に磁気センサ15が配置される。磁気集約部材17A、17Bは、外周筒12a、12bの間に検出磁路20を構成し、検出磁束DF1、DF2を、短辺17bに集約し、集約された検出磁束DF1、DF2を効果的に磁気センサ15に与える。   The connecting body 13a is formed in a cylindrical shape using a nonmagnetic material such as aluminum, and is joined to the inner peripheral surfaces thereof so as to straddle the outer peripheral cylinder 12a and the outer peripheral cylinder 12b. On the outer periphery of the coupling body 13a, an annular groove 13b is formed between the end faces of the outer peripheral cylinders 12a and 12b, and the magnetic concentrating members 17A and 17B are disposed in the annular groove 13b. As shown in FIGS. 36 and 37, the magnetic aggregation members 17A and 17B are each formed in a trapezoidal shape, and have a long side 17a and a short side 17b that face each other in parallel. The long sides 17a of the magnetic concentrating members 17A and 17B are opposed to the outer peripheral cylinders 12a and 12b, respectively, through a minute gap. The short sides 17b of the magnetic aggregation members 17A and 17B are opposed to each other, and the magnetic sensor 15 is disposed between them. The magnetic concentrating members 17A and 17B constitute the detection magnetic path 20 between the outer peripheral cylinders 12a and 12b, consolidate the detection magnetic fluxes DF1 and DF2 on the short side 17b, and effectively collect the collected detection magnetic fluxes DF1 and DF2. This is given to the magnetic sensor 15.

外周筒12a、12bおよび連結体13aは、共通軸線L−Lの周りを回転するが、磁気集約部材17A、17Bおよび磁気センサ15は、絶対空間に対して固定される。この構成によれば、磁気センサ15に対するリード線の、もつれを解消し、外周筒12a、12bおよび連結体13aの回転に伴なう、その断線を回避できる。   The outer peripheral cylinders 12a and 12b and the coupling body 13a rotate around the common axis LL, but the magnetic aggregation members 17A and 17B and the magnetic sensor 15 are fixed with respect to the absolute space. According to this configuration, the tangling of the lead wire with respect to the magnetic sensor 15 can be eliminated, and the disconnection associated with the rotation of the outer peripheral cylinders 12a, 12b and the coupling body 13a can be avoided.

実施の形態12において、磁気集約部材17A、17Bは、台形状に限らず、他の形状にすることもできる。また、磁気集約部材17A、17Bと、磁気センサ15とをモールド樹脂などにより、互いに一体化することもできる。なお、各磁気集約部材17A、17Bの短辺17bと、磁気センサ15との間の空隙は小さいほど、集約した検出磁束DFを効果的に磁気センサ15に与えることができ、また各磁気集約部材17A、17Bの長辺17aと、外周筒12a、12bとの空隙も小さい方がよい。 In the twelfth embodiment, the magnetic concentrating members 17A and 17B are not limited to the trapezoidal shape, but may have other shapes. The magnetic aggregation member 17A, 17B and, more and a magnetic sensor 15, etc. molding resin, can be integrated with each other. The smaller the gap between the short side 17b of each of the magnetic concentrating members 17A and 17B and the magnetic sensor 15, the more effective the aggregated detection magnetic flux DF can be given to the magnetic sensor 15, and each magnetic concentrating member. It is preferable that the gap between the long side 17a of 17A and 17B and the outer peripheral cylinders 12a and 12b is also small.

実施の形態13.
図38は、この発明によるトルクセンサの実施の形態13を示す。図38は、この実施の形態13の正面図である。
Embodiment 13 FIG.
FIG. 38 shows a torque sensor according to a thirteenth embodiment of the present invention. FIG. 38 is a front view of the thirteenth embodiment.

この実施の形態13は、実施の形態1において、外周筒12a、12bの突出部12c、12dを削除し、外周筒12a、12bを連結する連結体13の外周に一対の磁気集約部材17C、17Dを配置し、これらの磁気集約部材17C、17Dの間に磁気センサ15を配置したものである。その他は、実施の形態1と同じに構成され、ステージB、Cには、リング状の永久磁石62、63により構成される囲み磁石構造6B、6Cが磁場発生手段6として使用される。   In the thirteenth embodiment, in the first embodiment, the protrusions 12c and 12d of the outer peripheral cylinders 12a and 12b are deleted, and a pair of magnetic aggregation members 17C and 17D are provided on the outer periphery of the connecting body 13 that connects the outer peripheral cylinders 12a and 12b. And the magnetic sensor 15 is disposed between the magnetic concentrating members 17C and 17D. The rest of the configuration is the same as in the first embodiment, and the surrounding magnet structures 6B and 6C configured by the ring-shaped permanent magnets 62 and 63 are used as the magnetic field generating means 6 in the stages B and C.

磁気集約部材17C,17Dは、それぞれ外周筒12a、12bの外周面に微小な空隙を介して対向しており、それらの磁気集約部材17C、17D間に磁気センサ15が配置される。磁気集約部材17C、17Dは、外周筒12a、12bの間に検出磁路20を構成し、検出磁束DF1、DF2を効果的に磁気センサ15に与える。   The magnetic concentrating members 17C and 17D are opposed to the outer peripheral surfaces of the outer peripheral cylinders 12a and 12b through a minute gap, and the magnetic sensor 15 is disposed between the magnetic concentrating members 17C and 17D. The magnetic concentrating members 17C and 17D constitute a detection magnetic path 20 between the outer peripheral cylinders 12a and 12b, and effectively provide the magnetic fluxes DF1 and DF2 to the magnetic sensor 15.

この実施の形態13でも、外周筒12a、12bおよび連結体13は、共通軸線L−Lの周りを回転するが、磁気集約部材17C、17Dおよび磁気センサ15は、絶対空間に対して固定される。この構成により、実施の形態12と同様に、磁気センサ15に対するリード線の、もつれを解消し、外周筒12a、12bおよび連結体13aの回転に伴なう、リード線の断線を回避できる。   Also in the thirteenth embodiment, the outer peripheral cylinders 12a and 12b and the coupling body 13 rotate around the common axis LL, but the magnetic aggregation members 17C and 17D and the magnetic sensor 15 are fixed with respect to the absolute space. . With this configuration, as in the twelfth embodiment, the tangling of the lead wire with respect to the magnetic sensor 15 is eliminated, and the disconnection of the lead wire associated with the rotation of the outer peripheral cylinders 12a, 12b and the coupling body 13a can be avoided.

実施の形態14.
図39は、この発明によるトルクセンサの実施の形態14を、その原点位置で示す上面図である。図40、図41、図42は、同じくこの実施の形態14によるトルクセンサを、その正のトルク範囲で示す図である。図39は、実施の形態14のトルクセンサを軸線方向に見た上面図であるが、その一部の部品は図面を見やすくするために省略されている。図40は、実施の形態14のトルクセンサを、共通軸線L−Lを含む平面で切断した縦断面図である。図41は図40のB−B線断面図、図42は図40のC−C線断面図である。図40のB−B線、C−C線は、いずれも共通軸線L−Lに直交する平面に含まれる。
Embodiment 14 FIG.
FIG. 39 is a top view showing the fourteenth embodiment of the torque sensor according to the present invention at its origin position. 40, 41, and 42 are views showing the torque sensor according to the fourteenth embodiment in the positive torque range. FIG. 39 is a top view of the torque sensor according to the fourteenth embodiment as viewed in the axial direction, but some of the components are omitted for easy viewing of the drawing. FIG. 40 is a longitudinal sectional view of the torque sensor according to the fourteenth embodiment cut along a plane including the common axis LL. 41 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 40, and FIG. 42 is a cross-sectional view taken along line CC in FIG. Both the BB line and the CC line in FIG. 40 are included in a plane orthogonal to the common axis LL.

この実施の形態14は、実施の形態1において、ステージA、Dを削除し、またステージBに配置される囲み磁石構造6Bとして、複数の永久磁石片82Aから構成された磁石リング配置82を用い、またステージCに配置される囲み磁石構造6Cとして、複数の永久磁石片83Aから構成された磁石リング配置83を用いる。磁石リング配置82は、ステージBにおいて内周筒3の外周に固定されたリング状鉄心7の外周に配置され、また磁石リング配置83は、ステージCにおいて内周筒3の外周に固定されたリング状鉄心8の外周に配置され、実施の形態1の内周磁極11b、11cが削除される。磁場変化手段32、33は、それぞれ磁石リング配置82、83と外周磁極14b、14cにより構成される。磁石リング配置82、83はそれぞれ例えば4個の永久磁石82A、83Aと、4個の磁極82B、83Bによって構成され、これに対応して、外周磁極14b、14cもそれぞれ4極の突出磁極を持つように変更される。その他は、実施の形態1と同じに構成される。 In the fourteenth embodiment, the magnet ring arrangement 82 constituted by a plurality of permanent magnet pieces 82A is used as the surrounding magnet structure 6B arranged in the stage B by removing the stages A and D in the first embodiment. As the surrounding magnet structure 6C arranged on the stage C, a magnet ring arrangement 83 composed of a plurality of permanent magnet pieces 83A is used. The magnet ring arrangement 82 is arranged on the outer periphery of the ring-shaped iron core 7 fixed to the outer periphery of the inner peripheral cylinder 3 in the stage B, and the magnet ring arrangement 83 is a ring fixed to the outer periphery of the inner peripheral cylinder 3 in the stage C. The inner peripheral magnetic poles 11b and 11c of the first embodiment are deleted from the outer periphery of the iron core 8. The magnetic field changing means 32 and 33 are constituted by magnet ring arrangements 82 and 83 and outer magnetic poles 14b and 14c, respectively. The magnet ring arrangements 82 and 83 are each constituted by, for example, four permanent magnets 82A and 83A and four magnetic poles 82B and 83B. Correspondingly, the outer peripheral magnetic poles 14b and 14c also have four protruding magnetic poles. Will be changed as follows. The other configuration is the same as that of the first embodiment.

磁石リング配置82は、図41に示すように、複数個の、例えば4個の永久磁石片82Aと、4個の磁極82Bとによって構成され、この4個の永久磁石片82Aは、隣接する各永久磁石片82Aのちょうど中間に、磁極82Bのそれぞれが位置するようにして、共通軸線L−Lを中心とするリング状鉄心7の外周面上に、所定の角度間隔で並べて配置される。磁極82Bは、鉄などの磁性体で構成される。この磁石リング配置82は、共通軸線L−Lを中心としてその周りに内周磁極面82aと外周磁極面82bを有する。内周磁極面82aは、複数の永久磁石片82Aと複数の磁極82Bの各内周側端面を含む磁極面であり、外周磁極面82bはそれらの各外周側端面を含む磁極面である。複数の各永久磁石片82Aは、それぞれの内周側端面がすべてS極となり、またそれぞれの外周側端面がすべてN極となるように、共通軸線L−Lを中心とする半径方向に着磁される。したがって、磁石リング配置82の内周磁極面82aには、共通軸線L−Lの周りに沿ってS極ばかりが間欠的に形成され、またその外周磁極面82bには、共通軸線L−Lの周りに沿ってN極ばかりが間欠的に形成される。なお、隣接する永久磁石片82Aと磁極82Bの相互間には、磁性体であるリング状鉄心7の外周の磁性体面7aが露出する。   As shown in FIG. 41, the magnet ring arrangement 82 includes a plurality of, for example, four permanent magnet pieces 82A and four magnetic poles 82B. The four permanent magnet pieces 82A are adjacent to each other. The magnetic poles 82B are positioned in the middle of the permanent magnet pieces 82A, and are arranged side by side at a predetermined angular interval on the outer peripheral surface of the ring-shaped iron core 7 centered on the common axis LL. The magnetic pole 82B is made of a magnetic material such as iron. The magnet ring arrangement 82 has an inner peripheral magnetic pole surface 82a and an outer peripheral magnetic pole surface 82b around the common axis LL. The inner peripheral magnetic pole surface 82a is a magnetic pole surface including the inner peripheral side end surfaces of the plurality of permanent magnet pieces 82A and the plurality of magnetic poles 82B, and the outer peripheral magnetic pole surface 82b is a magnetic pole surface including these outer peripheral side end surfaces. Each of the plurality of permanent magnet pieces 82A is magnetized in the radial direction about the common axis LL so that the inner peripheral end faces are all S poles and the outer peripheral end faces are all N poles. Is done. Therefore, only the south pole is intermittently formed along the circumference of the common axis LL on the inner circumferential magnetic pole surface 82a of the magnet ring arrangement 82, and the outer circumferential magnetic pole surface 82b has the common axis LL. Only N poles are intermittently formed along the periphery. In addition, between the adjacent permanent magnet piece 82A and the magnetic pole 82B, the magnetic body surface 7a on the outer periphery of the ring-shaped iron core 7 which is a magnetic body is exposed.

磁石リング配置83も、磁石リング配置82と同様に構成される。この磁石リング配置83も、図42に示すように、複数個の例えば4個の永久磁石片83Aと4個の磁極83Bによって構成され、この4個の永久磁石片83Aは、隣接する永久磁石片83Aのちょうど中間に、磁極83Bのそれぞれが位置するようにして、共通軸線L−Lを中心とするリング状鉄心8の外周面上に、所定の角度間隔で並べて配置される。磁極83Bは鉄などの磁性体で構成される。この磁石リング配置83は、共通軸線L−Lを中心としてその周りに内周磁極面83aと外周磁極面83bを有する。内周磁極面83aは、複数の永久磁石片83Aと複数の磁極83Bの各内周側端面を含む磁極面であり、外周磁極面83bはそれらの各外周側端面を含む磁極面である。複数の各永久磁石片83Aは、それぞれの内周側端面がすべてS極となり、またそれぞれの外周側端面がすべてN極となるように、共通軸線L−Lを中心とする半径方向に着磁される。したがって、磁石リング配置83の内周磁極面83aには、共通軸線L−Lの周りに沿ってS極ばかりが間欠的に形成され、またその外周磁極面83bには、共通軸線L−Lの周りに沿ってN極ばかりが間欠的に形成される。なお、隣接する永久磁石片83Aと磁極83Bの相互間には、磁性体であるリング状鉄心8の外周の磁性体面8aが露出する。   The magnet ring arrangement 83 is configured similarly to the magnet ring arrangement 82. As shown in FIG. 42, the magnet ring arrangement 83 is also composed of a plurality of, for example, four permanent magnet pieces 83A and four magnetic poles 83B. The four permanent magnet pieces 83A are adjacent to the permanent magnet pieces. The magnetic poles 83B are positioned in the middle of 83A, and are arranged side by side at a predetermined angular interval on the outer peripheral surface of the ring-shaped iron core 8 with the common axis LL at the center. The magnetic pole 83B is made of a magnetic material such as iron. The magnet ring arrangement 83 has an inner peripheral magnetic pole surface 83a and an outer peripheral magnetic pole surface 83b around the common axis LL. The inner peripheral magnetic pole surface 83a is a magnetic pole surface including the inner peripheral side end surfaces of the plurality of permanent magnet pieces 83A and the plurality of magnetic poles 83B, and the outer peripheral magnetic pole surface 83b is a magnetic pole surface including these outer peripheral side end surfaces. Each of the plurality of permanent magnet pieces 83A is magnetized in the radial direction about the common axis LL so that the inner peripheral end faces are all S poles and the outer peripheral end faces are all N poles. Is done. Therefore, only the S pole is intermittently formed on the inner peripheral magnetic pole surface 83a of the magnet ring arrangement 83 along the circumference of the common axis LL, and the outer peripheral magnetic pole surface 83b has the common axis LL. Only N poles are intermittently formed along the periphery. In addition, between the adjacent permanent magnet pieces 83A and the magnetic pole 83B, the magnetic body surface 8a on the outer periphery of the ring-shaped iron core 8 which is a magnetic body is exposed.

磁石リング配置82、83は、共通軸線L−Lの方向に、各永久磁石片82A、83Aが同相の関係で、互いに重なるように配置される。各磁極82B、83Bも、共通軸線L−Lの方向に、互いに重なるように配置される。具体的には、磁石リング配置82では、図41に示すように、互いに90度の角度間隔で、4個の永久磁石片82Aが配置され、隣接する各永久磁石片82Aのちょうど中間に、それぞれ磁極82Bが配置される。磁石リング配置83も同様であり、図42に示すように、互いに90度の角度間隔で、4個の永久磁石片83Aが配置され、隣接する永久磁石片83Aのちょうど中間に、それぞれ磁極83Bが配置される。磁石リング配置82の4個の永久磁石片82Aと、磁石リング配置83の4個の永久磁石片83Aとは、互いに同相であり、共通軸線L−Lの周りの内周磁極基準位置から、例えば0度、90度、180度、270度の角度位置に配置され、磁石リング配置82、83は、前記内周磁極基準位置から例えば45度、135度、225度、315度の角度位置に、それぞれ磁極82B、83Bが配置される。これらの角度間隔は90度であるが、各永久磁石片82A、83Aの数を変え、角度間隔を90度以外、例えば45度、60度などにすることも可能である。 The magnet ring arrangements 82 and 83 are arranged so that the permanent magnet pieces 82A and 83A overlap each other in the same phase in the direction of the common axis LL. The magnetic poles 82B and 83B are also arranged so as to overlap each other in the direction of the common axis LL. Specifically, in the magnet ring arrangement 82, as shown in FIG. 41, four permanent magnet pieces 82A are arranged at an angular interval of 90 degrees from each other, and just in the middle between the adjacent permanent magnet pieces 82A, respectively. A magnetic pole 82B is disposed. The magnet ring arrangement 83 is the same, and as shown in FIG. 42, four permanent magnet pieces 83A are arranged at an angular interval of 90 degrees from each other, and the magnetic poles 83B are located just in the middle of the adjacent permanent magnet pieces 83A. Be placed. The four permanent magnet pieces 82A of the magnet ring arrangement 82 and the four permanent magnet pieces 83A of the magnet ring arrangement 83 are in phase with each other, for example, from the inner peripheral magnetic pole reference position around the common axis LL, 0 degrees, 90 degrees, 180 degrees, arranged in angular positions 270 degrees, the magnetic rings arranged 82, 83, the inner peripheral magnetic pole reference position, for example, from 45 degrees, 135 degrees, 225 degrees, 315 degrees angular position , Magnetic poles 82B and 83B are disposed, respectively. These angular intervals are 90 degrees, but the number of each permanent magnet piece 82A, 83A can be changed to change the angular interval to other than 90 degrees, for example, 45 degrees, 60 degrees, and the like.

外周磁極14b、14cは、実施の形態1と同様に、互いに逆相の関係で配置されるが、それぞれが4極の突出磁極を持つように変更される結果、具体的には、外周磁極14bは、共通軸線L−Lの周りの外周磁極基準位置から、0度、90度、180度、270度の角度位置に突出磁極が形成され、また外周磁極14cは、共通軸線L−Lの周りの外周磁極基準位置から、45度、135度、225度、315度の角度位置に突出磁極が形成される。   The outer peripheral magnetic poles 14b and 14c are arranged in an opposite phase relationship to each other as in the first embodiment. However, as a result of changing the outer magnetic poles 14b and 14c to have four protruding magnetic poles, specifically, the outer peripheral magnetic pole 14b. Projecting magnetic poles are formed at angular positions of 0 degrees, 90 degrees, 180 degrees, and 270 degrees from the outer peripheral magnetic pole reference position around the common axis LL, and the outer magnetic pole 14c is formed around the common axis LL. Projecting magnetic poles are formed at angular positions of 45 degrees, 135 degrees, 225 degrees, and 315 degrees from the outer peripheral magnetic pole reference position.

この実施の形態14において、磁石リング配置82の各永久磁石片82Aからの磁束は、検出磁束DF1として、外周磁極14b、外周筒12a、検出磁路20、磁気センサ15、外周筒12b、外周磁極14c、磁極83B、リング状鉄心8、内周筒3、リング状鉄心7を経て磁石リング配置82に帰る磁路を流れる。同様に、磁石リング配置83の各永久磁石片83Aからの磁束は、検出磁束DF2として、外周磁極14c、外周筒12b、検出磁路20、磁気センサ15、外周筒12a、外周磁極14b、磁極82B、リング状鉄心7、内周筒3、リング状鉄心8を経て磁石リング配置83に帰る磁路を流れる。   In the fourteenth embodiment, the magnetic flux from each permanent magnet piece 82A of the magnet ring arrangement 82 is the detected magnetic flux DF1, and the outer peripheral magnetic pole 14b, the outer peripheral cylinder 12a, the detected magnetic path 20, the magnetic sensor 15, the outer peripheral cylinder 12b, and the outer peripheral magnetic pole. 14c, the magnetic pole 83B, the ring-shaped iron core 8, the inner peripheral cylinder 3, and the ring-shaped iron core 7 flow through the magnetic path returning to the magnet ring arrangement 82. Similarly, the magnetic flux from each permanent magnet piece 83A of the magnet ring arrangement 83 is the detected magnetic flux DF2, and the outer peripheral magnetic pole 14c, the outer peripheral cylinder 12b, the detection magnetic path 20, the magnetic sensor 15, the outer peripheral cylinder 12a, the outer peripheral magnetic pole 14b, and the magnetic pole 82B. It flows through the magnetic path returning to the magnet ring arrangement 83 through the ring-shaped iron core 7, the inner peripheral cylinder 3, and the ring-shaped iron core 8.

トルクセンサが図39に示す原点位置にある状態では、図39に示すように、磁石リング配置82、83の各永久磁石片82A、83Aは外周磁極14bと14cとのちょうど中間に位置し、また磁石リング配置82、83の各磁極82B、83Bも、外周磁極14bと14cのちょうど中間に位置する。このため、磁石リング配置82、83の各永久磁石片82A、83Aによる検出磁束DF1、DF2は、互いに大きさがほぼ等しくなり、互いに方向が逆であるので、検出磁路20において、互いに打ち消し合う結果、磁気センサ15に与えられる磁束はゼロとなる。   In the state where the torque sensor is at the origin position shown in FIG. 39, as shown in FIG. 39, the permanent magnet pieces 82A, 83A of the magnet ring arrangements 82, 83 are located exactly in the middle of the outer magnetic poles 14b and 14c. The magnetic poles 82B and 83B of the magnet ring arrangements 82 and 83 are also located just between the outer peripheral magnetic poles 14b and 14c. For this reason, the detected magnetic fluxes DF1 and DF2 by the permanent magnet pieces 82A and 83A in the magnet ring arrangements 82 and 83 are substantially equal in size and opposite in direction, and therefore cancel each other in the detected magnetic path 20. As a result, the magnetic flux given to the magnetic sensor 15 becomes zero.

トルクセンサが正のトルク範囲になれば、ステージBでは、磁石リング配置82の各永久磁石片82Aが、図41に示すように、角度位置θ2から遠ざかり、角度位置θ1に近づく結果、磁石リング配置2の各永久磁石片82Aが、各外周磁極14bに近づき、各磁極82Bが外周磁極14bから遠ざかる。一方、ステージCでは、磁石リング配置83の各永久磁石片83Aが、図42に示すように、角度位置θ2から遠ざかり、角度位置θ1に近づく結果、磁石リング配置83の各永久磁石83Aが、各外周磁極14cから遠ざかり、各磁極83Bが外周磁極14cに近づく。この結果、磁石リング配置82の各永久磁石片82Aから磁気センサ15を検出磁束DF1が増加し、磁石リング配置83の各永久磁石片83Aから磁気センサ15に流れる検出磁束DF2が減少し、磁気センサ15には、正極性の出力信号が得られ、この正極性の出力信号の大きさは、原点位置からの回転量に応じて増大する。 If the torque sensor is in the positive torque range, as shown in FIG. 41, each permanent magnet piece 82A in the magnet ring arrangement 82 is moved away from the angular position θ2 and approaches the angular position θ1, as shown in FIG. The 82 permanent magnet pieces 82A approach the outer peripheral magnetic poles 14b, and the magnetic poles 82B move away from the outer peripheral magnetic poles 14b. On the other hand, in stage C, as shown in FIG. 42, each permanent magnet piece 83A in the magnet ring arrangement 83 is moved away from the angular position θ2 and approaches the angular position θ1, so that each permanent magnet 83A in the magnet ring arrangement 83 The magnetic pole 83B moves away from the outer magnetic pole 14c and approaches the outer magnetic pole 14c. As a result, the detected magnetic flux DF1 increases from the permanent magnet pieces 82A of the magnet ring arrangement 82 to the magnetic sensor 15, and the detected magnetic flux DF2 flowing from the permanent magnet pieces 83A of the magnet ring arrangement 83 to the magnetic sensor 15 decreases. 15, a positive output signal is obtained, and the magnitude of this positive output signal increases in accordance with the amount of rotation from the origin position.

実施の形態14のトルクセンサが負のトルク範囲になれば、ステージBでは、磁石リング配置82の各永久磁石片82Aが角度位置θ2に近づき、外周磁極14bから遠ざかり、磁極82Bが外周磁極14bに近づく。またステージCでは、磁石リング配置83の各永久磁石片83Aが角度位置θ2に近づいて、外周磁極14cに近づき、磁極83Bが外周磁極14cから遠ざかる。この結果、磁石リング配置82の各永久磁石片82Aから磁気センサ15に流れる検出磁束DF1が減少し、磁石リング配置83の各永久磁石片83Aから磁気センサ15に流れる検出磁束DF2が増加し、磁気センサ15には、負極性の出力信号が得られ、この負極性の出力信号の大きさは、原点位置からの回転量に応じて増大する。   If the torque sensor of the fourteenth embodiment is in the negative torque range, in stage B, each permanent magnet piece 82A of the magnet ring arrangement 82 approaches the angular position θ2, moves away from the outer magnetic pole 14b, and the magnetic pole 82B moves to the outer magnetic pole 14b. Get closer. In stage C, each permanent magnet piece 83A of the magnet ring arrangement 83 approaches the angular position θ2, approaches the outer magnetic pole 14c, and the magnetic pole 83B moves away from the outer magnetic pole 14c. As a result, the detected magnetic flux DF1 flowing from each permanent magnet piece 82A of the magnet ring arrangement 82 to the magnetic sensor 15 decreases, the detected magnetic flux DF2 flowing from each permanent magnet piece 83A of the magnet ring arrangement 83 to the magnetic sensor 15 increases, and the magnetic The sensor 15 obtains a negative output signal, and the magnitude of the negative output signal increases in accordance with the amount of rotation from the origin position.

このように、実施の形態14によれば、2つのステージB、Cを使用し、実施の形態1と同様なバイポーラタイプの出力信号を磁気センサ15から得ることができる。   As described above, according to the fourteenth embodiment, the bipolar stage output signal similar to that of the first embodiment can be obtained from the magnetic sensor 15 using the two stages B and C.

実施の形態15.
図43〜図53は、この発明によるトルクセンサの実施の形態15を示す。図43、図44、図45、図46、図47は、この実施の形態15によるトルクセンサを、その原点位置で示す図である。図48、図49、図50は、この実施の形態1によるトルクセンサを、その正のトルク範囲で示す図である。図51、図52、図53は、実施の形態15を、その負のトルク範囲で示す。図43は、実施の形態15のトルクセンサを軸線方向に見た上面図であるが、その一部の部品は図面を見やすくするために省略されている。図44、図48、図51は、実施の形態15のトルクセンサを、共通軸線L−Lを含む平面で切断した縦断面図である。図45は図44のB−B線断面図、図46は図44のC−C線断面図、図47は図44のE−E線断面図である。図49は図48のB−B線断面図、図50は図48のC−C線断面図である。図52は図51のB−B線断面図、図53は図51のC−C線断面図である。B−B線、C−C線、E−E線は、いずれも共通軸線L−Lに直交する平面に含まれる。
Embodiment 15 FIG.
43 to 53 show a torque sensor according to a fifteenth embodiment of the present invention. 43, 44, 45, 46, and 47 are views showing the torque sensor according to the fifteenth embodiment at its origin position. 48, 49, and 50 are diagrams showing the torque sensor according to the first embodiment in its positive torque range. 51, 52, and 53 show the fifteenth embodiment in its negative torque range. FIG. 43 is a top view of the torque sensor according to the fifteenth embodiment as viewed in the axial direction, but some of the components are omitted for easy viewing of the drawing. 44, 48, and 51 are longitudinal sectional views of the torque sensor according to the fifteenth embodiment cut along a plane including the common axis LL. 45 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 44, FIG. 46 is a cross-sectional view taken along line CC in FIG. 44, and FIG. 47 is a cross-sectional view taken along line EE in FIG. Figure 49 is sectional view taken along line B-B of FIG. 48, FIG. 50 is a sectional view taken along line C-C of FIG 8. 52 is a sectional view taken along line BB in FIG. 51, and FIG. 53 is a sectional view taken along line CC in FIG. The BB line, CC line, and EE line are all included in a plane orthogonal to the common axis LL.

この実施の形態15は、実施の形態1において、外周回転体12を1つの外周筒cにより構成し、ステージA、Dを削除し、新たにステージEを設け、このステージEに検出磁路20と磁気センサ15を設けたものであり、その他は実施の形態1と同じに構成される。 In the fifteenth embodiment, in the first embodiment, the outer peripheral rotating body 12 is constituted by one outer peripheral cylinder c, the stages A and D are deleted, a new stage E is provided, and a detection magnetic path 20 is provided in the stage E. And the magnetic sensor 15 are provided, and the other configuration is the same as that of the first embodiment.

この実施の形態15では、外周回転体12が1つの外周筒12cにより構成される。この外周筒12cは、共通軸線L−Lの周りに配置された円筒であり、その中心軸が共通軸線L−Lと一致するように配置される。この外周筒12cは、鉄材などの磁性材料で作られ、内周筒3の外周に配置される。 In the fifteenth embodiment, the outer peripheral rotating body 12 is constituted by one outer peripheral cylinder 12c. The outer peripheral cylinder 12c is a cylinder arranged around the common axis LL, and is arranged so that its central axis coincides with the common axis LL. The outer peripheral cylinder 12 c is made of a magnetic material such as iron and is disposed on the outer periphery of the inner peripheral cylinder 3.

実施の形態15では、実施の形態1のステージA、Dが削除され、実施の形態1と同じステージB、Cと、これに加えて新しいステージEが設けられる。ステージBには、実施の形態1と同じに、磁場発生手段6を構成する囲み磁石構造6B、および内周磁極11bと外周磁極14bを含む磁場変化手段32が配置される。ステージCには、実施の形態1と同じに、磁場発生手段6を構成する囲み磁石構造6C、および内周磁極11cと外周磁極14cを含む磁場変化手段33が配置される。囲み磁石構造6B、6Cは、それぞれ図45、図46に示すように、実施の形態1と同じに、共通軸線L−Lを中心とする半径方向に着磁されたリング状の永久磁石62、63によりそれぞれ構成されるが、これらのリング状の永久磁石62、63の着磁方向は、互いに逆とされる。なお、外周磁極14b、14cは、外周筒12cの内周面に配置される。   In the fifteenth embodiment, the stages A and D of the first embodiment are deleted, and the same stages B and C as in the first embodiment and a new stage E are provided in addition thereto. As in the first embodiment, the stage B is provided with the surrounding magnet structure 6B constituting the magnetic field generating means 6 and the magnetic field changing means 32 including the inner peripheral magnetic pole 11b and the outer peripheral magnetic pole 14b. As in the first embodiment, the stage C is provided with the surrounding magnet structure 6C constituting the magnetic field generating means 6, and the magnetic field changing means 33 including the inner peripheral magnetic pole 11c and the outer peripheral magnetic pole 14c. As shown in FIGS. 45 and 46, the enclosing magnet structures 6B and 6C are similar to the first embodiment, respectively, in the ring-shaped permanent magnet 62 magnetized in the radial direction around the common axis LL. The ring-shaped permanent magnets 62 and 63 are magnetized in opposite directions. The outer peripheral magnetic poles 14b and 14c are disposed on the inner peripheral surface of the outer peripheral cylinder 12c.

ステージEは、外周筒12cの上端部に対応して形成される。このステージEには、図47に示す外周のリング状ヨーク18aと内周のリング状ヨーク18bとが配置され、これらのリング状ヨーク18a、18bの間に検出磁路20と磁気センサ15が配置される。外周のリング状ヨーク18aは、図44に示すように、外周筒12cの上端面に微小な空隙を介して対向している。内周のリング状ヨーク18bは、内周筒3の外周面に微小な空隙を介して対向している。なお、内周筒3、外周筒12cは回転可能に構成されるが、リング状ヨーク18a、18b、および磁気センサ15は、絶対空間に固定される。   The stage E is formed corresponding to the upper end portion of the outer peripheral cylinder 12c. 47, the outer ring-shaped yoke 18a and the inner ring-shaped yoke 18b shown in FIG. 47 are arranged, and the detection magnetic path 20 and the magnetic sensor 15 are arranged between the ring-shaped yokes 18a and 18b. Is done. As shown in FIG. 44, the outer peripheral ring-shaped yoke 18a faces the upper end surface of the outer peripheral cylinder 12c via a minute gap. The inner peripheral ring-shaped yoke 18b faces the outer peripheral surface of the inner peripheral cylinder 3 through a minute gap. Although the inner cylinder 3 and the outer cylinder 12c are configured to be rotatable, the ring-shaped yokes 18a and 18b and the magnetic sensor 15 are fixed in an absolute space.

囲み磁石構造6Bを構成するリング状の永久磁石62は、実施の形態1と同じに、その内周磁極面62aにS極ばかりが、またその外周磁極面62bにN極ばかりが並ぶように着磁される。しかし、囲み磁石構造6Cを構成するリング状の永久磁石63は、リング状の永久磁石62と逆方向に着磁され、その内周磁極面63aにはN極ばかりが、またその外周磁極面63bにはS極ばかりが、それぞれ連続して形成される。   As in the first embodiment, the ring-shaped permanent magnet 62 constituting the enclosing magnet structure 6B is worn so that only the S poles are arranged on the inner peripheral magnetic pole surface 62a and only the N poles are arranged on the outer peripheral magnetic pole surface 62b. Magnetized. However, the ring-shaped permanent magnet 63 constituting the surrounding magnet structure 6C is magnetized in the opposite direction to the ring-shaped permanent magnet 62, and only the N pole is provided on the inner peripheral magnetic pole face 63a, and the outer peripheral magnetic pole face 63b. Only the S pole is formed continuously.

この実施の形態15のトルクセンサでは、ステージB、Cの間で、図44に示すように、リング状の永久磁石62の外周磁極面62bから、内周磁極11b、外周磁極14b、外周筒12c、外周磁極14c、内周磁極11c、リング状の永久磁石63、内周筒3を通り、リング状の永久磁石62に帰る磁束Φが流れる。また、磁気センサ15を含む検出磁路20には、リング状の永久磁石62による検出磁束DF1と、リング状の永久磁石63による検出磁束DF2が流れる。   In the torque sensor of the fifteenth embodiment, as shown in FIG. 44, between the stages B and C, from the outer peripheral magnetic pole surface 62b of the ring-shaped permanent magnet 62, the inner peripheral magnetic pole 11b, the outer peripheral magnetic pole 14b, and the outer peripheral cylinder 12c. The magnetic flux Φ passing through the outer peripheral magnetic pole 14c, the inner peripheral magnetic pole 11c, the ring-shaped permanent magnet 63, and the inner peripheral cylinder 3 and returning to the ring-shaped permanent magnet 62 flows. Further, the detection magnetic path 20 including the magnetic sensor 15 flows through the detection magnetic flux DF1 due to the ring-shaped permanent magnet 62 and the detection magnetic flux DF2 due to the ring-shaped permanent magnet 63.

検出磁束DF1は、リング状の永久磁石62の外周磁極面62bから、内周磁極11b、外周磁極14b、外周筒12c、リング状ヨーク18a、検出磁路20、磁気センサ15、リング状ヨーク18b、内周筒3を通り、内周磁極面62aに帰る磁路に流れる。また、検出磁束DF2は、リング状の永久磁石63の内周磁極面63aから、内周筒3、リング状ヨーク18b、検出磁路20、磁気センサ15、リング状ヨーク18a、外周筒12c、外周磁極14c、内周磁極11cを通り、リング状の永久磁石63の外周磁極面63bに帰る磁路に流れる。この検出磁束DF1、DF2は、検出磁路20において、互いに逆方向に流れる。   The detection magnetic flux DF1 is transmitted from the outer peripheral magnetic pole surface 62b of the ring-shaped permanent magnet 62 to the inner peripheral magnetic pole 11b, the outer peripheral magnetic pole 14b, the outer peripheral cylinder 12c, the ring-shaped yoke 18a, the detection magnetic path 20, the magnetic sensor 15, the ring-shaped yoke 18b, It flows through a magnetic path that passes through the inner peripheral cylinder 3 and returns to the inner peripheral magnetic pole surface 62a. The detection magnetic flux DF2 is transmitted from the inner peripheral magnetic pole surface 63a of the ring-shaped permanent magnet 63 to the inner peripheral cylinder 3, the ring-shaped yoke 18b, the detection magnetic path 20, the magnetic sensor 15, the ring-shaped yoke 18a, the outer peripheral cylinder 12c, and the outer periphery. The magnetic flux passes through the magnetic pole 14c and the inner peripheral magnetic pole 11c, and flows to the magnetic path returning to the outer peripheral magnetic pole surface 63b of the ring-shaped permanent magnet 63. The detection magnetic fluxes DF1 and DF2 flow in opposite directions in the detection magnetic path 20.

トルクセンサが原点位置にある状態では、図43に示すように、各内周磁極11b、11cが、外周磁極14bが位置する角度位置θ1と、外周磁極14cが位置する角度位置θ2とのちょうど中間に位置する。この原点位置では、ステージBにおける内周磁極11bと外周磁極14bとの間の磁気抵抗と、ステージCにおける内周磁極11cと、外周磁極14cとの間の磁気抵抗が等しいので、検出磁束DF1、DF2の大きさが互いにほぼ等しくなり、これらの検出磁束DF1、DF2の和である検出磁束DFはゼロとなる。この原点位置では、結果として、磁気センサ15に流れる検出磁束DFはゼロとなり、図44に示すように、ステージB、C間に磁束Φだけが流れる。 In the state where the torque sensor is at the origin position, as shown in FIG. 43, each of the inner peripheral magnetic poles 11b and 11c has an angular position θ1 where the outer peripheral magnetic pole 14b is positioned and an angular position θ2 where the outer peripheral magnetic pole 14c is positioned. Located just in the middle. At this origin position, the magnetic resistance between the inner peripheral magnetic pole 11b and the outer peripheral magnetic pole 14b in the stage B is equal to the magnetic resistance between the inner peripheral magnetic pole 11c and the outer peripheral magnetic pole 14c in the stage C, so that the detected magnetic flux DF1, The magnitudes of DF2 are substantially equal to each other, and the detected magnetic flux DF, which is the sum of these detected magnetic fluxes DF1 and DF2, becomes zero. At this origin position, as a result, the detected magnetic flux DF flowing through the magnetic sensor 15 becomes zero, and only the magnetic flux Φ flows between the stages B and C as shown in FIG.

トルクセンサが正のトルク範囲にある状態では、ステージBでは、図49に示すように、内周磁極11bが角度位置θ2から遠ざかり、角度位置θ1に近づき、内周磁極11bが外周磁極14bに近づいて、それらの間の磁気抵抗が減少し、一方、ステージCでは、図50に示すように、内周磁極11cが角度位置θ2から遠ざかり、角度位置θ1に近づき、内周磁極11cが外周磁極14cから遠ざかり、それらの間の磁気抵抗が増加する。この結果、図48に示す検出磁路20を通る検出磁束DF1が増加し、磁気センサ15から正極性の出力信号が得られる。 In the state where the torque sensor is in the positive torque range, in stage B, as shown in FIG. 49, the inner circumferential magnetic pole 11b moves away from the angular position θ2, approaches the angular position θ1, and the inner circumferential magnetic pole 11b approaches the outer magnetic pole 14b. On the other hand, in stage C, as shown in FIG. 50, the inner circumferential magnetic pole 11c moves away from the angular position θ2, approaches the angular position θ1, and the inner circumferential magnetic pole 11c becomes the outer circumferential magnetic pole 14c. The magnetic resistance between them increases away from them. As a result, the detection magnetic flux DF1 passing through the detection magnetic path 20 shown in FIG. 48 increases, and a positive output signal is obtained from the magnetic sensor 15.

トルクセンサが負のトルク範囲にある状態では、ステージCでは、図52に示すように、内周磁極11bが角度位置θ1から遠ざかり、角度位置θ2に近づき、内周磁極11bが外周磁極14bから遠ざかり、それらの間の磁気抵抗が増大し、一方、ステージCでは、図53に示すように、内周磁極11cが角度位置θ1から遠ざかり、角度位置θ2に近づき、内周磁極11cが外周磁極14cに近づいて、それらの間の磁気抵抗が減少する。この結果、図51に示すように、検出磁路20を通る検出磁束DF2が増加し、磁気センサ15から負極性の出力信号が得られる。   In the state where the torque sensor is in the negative torque range, in stage C, as shown in FIG. 52, the inner circumferential magnetic pole 11b is moved away from the angular position θ1, approached to the angular position θ2, and the inner circumferential magnetic pole 11b is moved away from the outer circumferential magnetic pole 14b. On the other hand, in the stage C, as shown in FIG. 53, the inner peripheral magnetic pole 11c moves away from the angular position θ1, approaches the angular position θ2, and the inner peripheral magnetic pole 11c becomes the outer magnetic pole 14c. Approaching, the magnetic resistance between them decreases. As a result, as shown in FIG. 51, the detected magnetic flux DF2 passing through the detected magnetic path 20 increases, and a negative output signal is obtained from the magnetic sensor 15.

このように、実施の形態15によれば、磁場変化手段32、33を配置した2つのステージB、Cを使用し、実施の形態1と同様なバイポーラタイプの出力信号を磁気センサ15から得ることができる。   Thus, according to the fifteenth embodiment, the bipolar stage output signal similar to that of the first embodiment is obtained from the magnetic sensor 15 using the two stages B and C in which the magnetic field changing means 32 and 33 are arranged. Can do.

実施の形態15においても、リング状ヨーク18a、18bと、磁気センサ15とをモールド樹脂などにより、互いに一体化することもできる。ステージEにおいて、内周筒3にリング状鉄心を設け、このリング状鉄心の外周面に、リング状ヨーク18bを微小な空隙を介して対向させることもできる。また、実施の形態15において、囲み磁石構造6B、6Cは、実施の形態3〜8の構造に変更することもできる。いずれの場合にも、囲み磁石構造6B、6Cでは、着磁方向が逆とされる。 Also in the fifteenth embodiment, a ring-shaped yoke 18a, and 18b, and more and a magnetic sensor 15, etc. molding resin, can be integrated with each other. In the stage E, a ring-shaped iron core can be provided on the inner peripheral cylinder 3, and the ring-shaped yoke 18b can be opposed to the outer peripheral surface of the ring-shaped iron core via a minute gap. In the fifteenth embodiment, the surrounding magnet structures 6B and 6C can be changed to the structures of the third to eighth embodiments. In any case, in the surrounding magnet structures 6B and 6C, the magnetization direction is reversed.

この発明によるトルクセンサは、例えば自動車のステアリングホイールに働くステアリングトルクを検出するのに使用される。しかし、トルクを検出する用途であれば、これ以外にも使用できる。   The torque sensor according to the present invention is used, for example, to detect a steering torque acting on a steering wheel of an automobile. However, any other application can be used as long as it detects torque.

この発明によるトルクセンサの実施の形態1の原点位置における上面図。The top view in the origin position of Embodiment 1 of the torque sensor by this invention. 実施の形態1の原点位置における縦断面図。FIG. 3 is a longitudinal sectional view at the origin position in the first embodiment. 実施の形態1の原点位置における動作説明図。FIG. 3 is an operation explanatory diagram at the origin position in the first embodiment. 実施の形態1の正のトルク範囲における上面図。FIG. 3 is a top view in the positive torque range of the first embodiment. 実施の形態1の正のトルク範囲における縦断面図。FIG. 3 is a longitudinal sectional view in the positive torque range of the first embodiment. 実施の形態1の正のトルク範囲における動作説明図。Operation | movement explanatory drawing in the positive torque range of Embodiment 1. FIG. 図5のA−A線断面図。AA line sectional view of Drawing 5. 図5のB−B線断面図。BB sectional drawing of FIG. 図5のC−C線断面図。The CC sectional view taken on the line of FIG. 図5のD−D線断面図。The DD sectional view taken on the line of FIG. 実施の形態1の側面図。FIG. 3 is a side view of the first embodiment. この発明によるトルクセンサの実施の形態2の縦断面図。The longitudinal cross-sectional view of Embodiment 2 of the torque sensor by this invention. この発明によるトルクセンサの実施の形態3の正のトルク範囲における上面図。The top view in the positive torque range of Embodiment 3 of the torque sensor by this invention. 図13のA−A線断面図。AA line sectional view of Drawing 13. 図13のB−B線およびC−C線断面図。FIG. 14 is a cross-sectional view taken along line BB and CC in FIG. 13. 図13のD−D線断面図。The DD sectional view taken on the line of FIG. この発明によるトルクセンサの実施の形態4の縦断面図。The longitudinal cross-sectional view of Embodiment 4 of the torque sensor by this invention. 図17にB−B線およびC−C線断面図。FIG. 17 is a cross-sectional view taken along line B-B and CC. この発明によるトルクセンサの実施の形態5の正のトルク範囲における縦断面図。The longitudinal cross-sectional view in the positive torque range of Embodiment 5 of the torque sensor by this invention. 図19のA−A線断面図。AA line sectional view of Drawing 19.

図19のB−B線断面図。BB sectional drawing of FIG. 図19のC−C線断面図。The CC sectional view taken on the line of FIG. 図19のD−D線断面図。The DD sectional view taken on the line of FIG. この発明によるトルクセンサの実施の形態6のステージBにおける断面図。Sectional drawing in the stage B of Embodiment 6 of the torque sensor by this invention. 実施の形態6のステージCにおける断面図。Sectional drawing in the stage C of Embodiment 6. FIG. この発明によるトルクセンサの実施の形態7の上面図。The top view of Embodiment 7 of the torque sensor by this invention. この発明によるトルクセンサの実施の形態8の上面図。The top view of Embodiment 8 of the torque sensor by this invention. 実施の形態8の正のトルク範囲における縦断面図。FIG. 10 is a longitudinal sectional view in the positive torque range of the eighth embodiment. 図28のA−A線断面図。AA line sectional view of Drawing 28. 図28のB−B線断面図。B-B shear plane view of FIG. 28. 図28のC−C線断面図。The CC sectional view taken on the line of FIG. 図28のD−D線断面図。The DD sectional view taken on the line of FIG. この発明によるトルクセンサの実施の形態9の上面図。A top view of a torque sensor according to a ninth embodiment of the present invention. この発明によるトルクセンサの実施の形態10の上面図。A top view of a torque sensor according to a tenth embodiment of the present invention. この発明によるトルクセンサの実施の形態11の上面図。A top view of an eleventh embodiment of the torque sensor according to the present invention. この発明によるトルクセンサの実施の形態12の正面図。The front view of Embodiment 12 of the torque sensor by this invention. 実施の形態12の側面図。FIG. 21 is a side view of the twelfth embodiment. この発明によるトルクセンサの実施の形態13の正面図。A front view of a torque sensor according to a thirteenth embodiment of the present invention. この発明によるトルクセンサの実施の形態14の原点位置における上面図。The top view in the origin position of Embodiment 14 of the torque sensor by this invention. 実施の形態14の正のトルク範囲における縦断面図。FIG. 25 is a longitudinal sectional view in the positive torque range of the fourteenth embodiment.

図40のB−B線断面図。The BB sectional view taken on the line of FIG. 図40のC−C線断面図。The CC sectional view taken on the line of FIG. この発明によるトルクセンサの実施の形態15の原点位置における上面図。The top view in the origin position of Embodiment 15 of the torque sensor by this invention. 実施の形態15の原点位置における縦断面図。FIG. 17 is a longitudinal sectional view at the origin position in a fifteenth embodiment. 図44のB−B線断面図。The BB sectional view taken on the line of FIG. 図44のC−C線断面図。C-C shear plane view of FIG. 44. 図44のE−E線断面図。The EE sectional view taken on the line of FIG. 実施の形態15の正のトルク範囲における縦断面図。FIG. 25 is a longitudinal sectional view in the positive torque range of the fifteenth embodiment. 図48のB−B線断面図。The BB sectional view taken on the line of FIG. 図48のC−C線断面図。The CC sectional view taken on the line of FIG. 実施の形態15の負のトルク範囲における縦断面図。FIG. 25 is a longitudinal sectional view in the negative torque range of the fifteenth embodiment. 図51のB−B線断面図。FIG. 52 is a sectional view taken along line BB in FIG. 51. 図51のC−C線断面図。The CC sectional view taken on the line of FIG.

1:第1回転軸、2:第2回転軸、3:内周回転体、4:ベース板、
5:トーションバー、
6:磁場発生手段、6A、6B、6C、6D:囲み磁石構造、
61、62、63、64、65、66:リング状の永久磁石、
67、68:リング状磁石体、
69、72、73:磁石リング配置、
69A、72A、73A、82A、83A:永久磁石片、
61a、62a、63a、64a、65a、66a、67a、68a、69a、72a、73a、 82a、83a:内周磁極面、82B、83B:磁極、
61b、62b、63b、64b、65b、66b、67b、68b、69b、72b、73b、 82b、83b:外周磁極面、7、8、9、10:リング状鉄心、
7a、8b:磁性体面、
11a,11b、11c、11d:内周磁極、12:外周回転体、
12a,12b、12c:外周筒、13、13a:連結体、
14a、14b、14c、14d:外周磁極、15:磁気センサ、
18a、18b:リング状ヨーク、20:検出磁路、DF1、DF2:検出磁束、
30、31、32、33、34:磁場変化手段、32A、33A:磁場形成手段、
L−L:共通軸線、A−A:ステージA、B−B:ステージB、C−C:ステージC、
D−D:ステージD、E−E:Eステージ。
1: first rotating shaft, 2: second rotating shaft, 3: inner periphery rotating body, 4: base plate,
5: Torsion bar
6: Magnetic field generating means, 6A, 6B, 6C, 6D: Enclosed magnet structure,
61, 62, 63, 64, 65, 66: ring-shaped permanent magnets,
67, 68: Ring-shaped magnet body,
69, 72, 73: Magnet ring arrangement,
69A, 72A, 73A, 82A, 83A: permanent magnet pieces,
61a, 62a, 63a, 64a, 65a, 66a, 67a, 68a, 69a, 72a, 73a, 82a, 83a: inner peripheral magnetic pole surface, 82B, 83B: magnetic pole,
61b, 62b, 63b, 64b, 65b, 66b, 67b, 68b, 69b, 72b, 73b, 82b, 83b: outer peripheral magnetic pole surface, 7, 8, 9, 10: ring-shaped iron core,
7a, 8b: magnetic surface,
11a, 11b, 11c, 11d: inner peripheral magnetic pole, 12: outer peripheral rotating body,
12a, 12b, 12c: outer peripheral cylinder, 13, 13a: connecting body,
14a, 14b, 14c, 14d: outer peripheral magnetic pole, 15: magnetic sensor,
18a, 18b: ring-shaped yoke, 20: detection magnetic path, DF1, DF2: detection magnetic flux,
30, 31, 32, 33, 34: magnetic field changing means, 32A, 33A: magnetic field forming means,
LL: common axis, AA: stage A, BB: stage B, CC: stage C,
DD: Stage D, EE: E stage.

Claims (9)

共通軸線上に第1回転軸と第2回転軸を配置し、これらの第1回転軸と第2回転軸とをトーションバーにより結合し、前記第1回転軸と第2回転軸との間に与えられる捩りトルクを検出するトルクセンサであって、
前記第1回転軸に連結された内周回転体と、前記第2回転軸に連結され前記内周回転体を取り囲む外周回転体と、前記内周回転体と外周回転体との間に配置された磁場発生手段と、前記磁場発生手段から前記内周回転体と外周回転体を経て検出磁束が流れる磁気センサと、正のトルク範囲において前記第1回転軸と第2回転軸との相対回転に応じて前記検出磁束を前記磁気センサに所定方向に流しその大きさを変化させる第1磁場変化手段と、負のトルク範囲において前記第1回転軸と第2回転軸との相対回転に応じて前記検出磁束を前記磁気センサに前記所定方向と逆方向に流しその大きさを変化させる第2磁場変化手段とを備え、
前記磁気センサが、前記検出磁束の方向に応じて極性が変化し、また前記検出磁束の大きさに応じて大きさが変化する出力信号を発生するように構成され、また
前記磁場発生手段が、前記共通軸線を囲むように配置された少なくとも1つの囲み磁石構造を含み、この囲み磁石構造は、前記共通軸線の周りに外周磁極面と内周磁極面を有し、
前記囲み磁石構造は、前記共通軸線の周りに配置されたリング状の永久磁石で構成され、前記外周磁極面には、前記共通軸線の周りに沿って、N極とS極の両磁極の中の一方の極性の磁極ばかりが連続して形成され、また前記内周磁極面には、前記共通軸線の周りに沿って、前記両磁極の中の他方の極性の磁極ばかりが連続して形成されたことを特徴とするトルクセンサ。
A first rotating shaft and a second rotating shaft are disposed on a common axis, and the first rotating shaft and the second rotating shaft are coupled by a torsion bar, and between the first rotating shaft and the second rotating shaft. A torque sensor for detecting a torsion torque to be applied;
An inner peripheral rotating body connected to the first rotating shaft, an outer peripheral rotating body connected to the second rotating shaft and surrounding the inner rotating body, and the inner peripheral rotating body and the outer peripheral rotating body. Magnetic field generating means, a magnetic sensor through which the detected magnetic flux flows from the magnetic field generating means through the inner peripheral rotating body and the outer peripheral rotating body, and relative rotation between the first rotating shaft and the second rotating shaft in a positive torque range. Accordingly, the first magnetic field changing means for causing the detected magnetic flux to flow through the magnetic sensor in a predetermined direction and changing the magnitude thereof, and the relative rotation between the first rotating shaft and the second rotating shaft in a negative torque range, Second magnetic field changing means for causing a detected magnetic flux to flow through the magnetic sensor in a direction opposite to the predetermined direction and changing the magnitude thereof;
The magnetic sensor is configured to generate an output signal whose polarity changes according to the direction of the detected magnetic flux and whose magnitude changes according to the magnitude of the detected magnetic flux, and the magnetic field generating means includes: Including at least one enclosing magnet structure arranged to surround the common axis, the enclosing magnet structure having an outer peripheral magnetic pole surface and an inner peripheral magnetic pole surface around the common axis;
The enclosing magnet structure is composed of a ring-shaped permanent magnet disposed around the common axis, and the outer peripheral magnetic pole surface is formed between the N-pole and S-pole magnetic poles along the circumference of the common axis. only poles of one polarity are continuously formed in, also in said peripheral pole faces, along the circumference of the common axis, only the other magnetic pole of polarity in said magnetic poles are formed continuously Torque sensor characterized by the above.
請求項記載のトルクセンサであって、前記磁場変化手段の外周磁極が、前記囲み磁石構造の外周磁極面に空隙を介して対向して配置され、前記囲み磁石構造の外周磁極面が前記空隙に露出していることを特徴とするトルクセンサ。 2. The torque sensor according to claim 1 , wherein an outer peripheral magnetic pole of the magnetic field changing means is arranged to face an outer peripheral magnetic pole surface of the enclosing magnet structure with a gap, and the outer peripheral magnetic pole surface of the enclosing magnet structure is the air gap. Torque sensor characterized by being exposed to 請求項1記載のトルクセンサであって、前記外周磁極面には、前記両磁極の中の一方の極性の磁極ばかりが前記共通軸線の周りに沿って所定の角度間隔で突設され、また前記内周磁極面には、前記両磁極の中の他方の極性の磁極ばかりが前記共通軸線の周りに沿って連続して形成されたことを特徴とするトルクセンサ。 A torque sensor according to claim 1, wherein, before Kigaishu pole faces, only one pole polarity in said magnetic poles is projected at a predetermined angular intervals along the circumference of the common axis, also Only the magnetic pole of the other polarity of the two magnetic poles is continuously formed on the inner peripheral magnetic pole surface along the common axis. 共通軸線上に第1回転軸と第2回転軸を配置し、これらの第1回転軸と第2回転軸とをトーションバーにより結合し、前記第1回転軸と第2回転軸との間に与えられる捩りトルクを検出するトルクセンサであって、
前記第1回転軸に連結された内周回転体と、前記第2回転軸に連結され前記内周回転体を取り囲む外周回転体と、前記内周回転体と外周回転体との間に配置された磁場発生手段と、前記磁場発生手段から前記内周回転体と外周回転体を経て検出磁束が流れる磁気センサと、正のトルク範囲において前記第1回転軸と第2回転軸との相対回転に応じて前記検出磁束を前記磁気センサに所定方向に流しその大きさを変化させる第1磁場変化手段と、負のトルク範囲において前記第1回転軸と第2回転軸との相対回転に応じて前記検出磁束を前記磁気センサに前記所定方向と逆方向に流しその大きさを変化させる第2磁場変化手段とを備え、
前記磁気センサが、前記検出磁束の方向に応じて極性が変化し、また前記検出磁束の大きさに応じて大きさが変化する出力信号を発生するように構成され、また
前記磁場発生手段が、前記共通軸線を囲むように配置された少なくとも1つの囲み磁石構造を含み、この囲み磁石構造は、前記共通軸線の周りに外周磁極面と内周磁極面を有し、
前記囲み磁石構造、前記共通軸線の周りに配置されたリング状磁石体で構成され、このリング状磁石体は、前記外周磁極面には、前記両磁極の中の一方の極性の磁極ばかりが前記共通軸線の周りに沿って所定の角度間隔で並び、また前記内周磁極面には、前記両磁極の中の他方の極性の磁極ばかりが前記共通軸線の周りに沿って所定の角度間隔で並ぶように着磁されたことを特徴とするトルクセンサ。
A first rotating shaft and a second rotating shaft are disposed on a common axis, and the first rotating shaft and the second rotating shaft are coupled by a torsion bar, and between the first rotating shaft and the second rotating shaft. A torque sensor for detecting a torsion torque to be applied;
An inner peripheral rotating body connected to the first rotating shaft, an outer peripheral rotating body connected to the second rotating shaft and surrounding the inner rotating body, and the inner peripheral rotating body and the outer peripheral rotating body. Magnetic field generating means, a magnetic sensor through which the detected magnetic flux flows from the magnetic field generating means through the inner peripheral rotating body and the outer peripheral rotating body, and relative rotation between the first rotating shaft and the second rotating shaft in a positive torque range. Accordingly, the first magnetic field changing means for causing the detected magnetic flux to flow through the magnetic sensor in a predetermined direction and changing the magnitude thereof, and the relative rotation between the first rotating shaft and the second rotating shaft in a negative torque range, Second magnetic field changing means for causing a detected magnetic flux to flow through the magnetic sensor in a direction opposite to the predetermined direction and changing the magnitude thereof;
The magnetic sensor is configured to generate an output signal whose polarity changes according to the direction of the detected magnetic flux and whose magnitude changes according to the magnitude of the detected magnetic flux;
The magnetic field generating means includes at least one enclosing magnet structure disposed so as to surround the common axis, and the enclosing magnet structure has an outer peripheral magnetic pole surface and an inner peripheral magnetic pole surface around the common axis,
The surrounding magnet structure is composed of a ring-shaped magnet body arranged around the common axis, and this ring-shaped magnet body has only one magnetic pole of the two magnetic poles on the outer peripheral magnetic pole surface. Arranged at a predetermined angular interval around the common axis, and only the magnetic pole of the other polarity of the two magnetic poles is arranged at a predetermined angular interval around the common axis on the inner peripheral magnetic pole surface. A torque sensor characterized by being magnetized in a line.
請求項1または4記載のトルクセンサであって、前記共通軸線に沿って少なくとも第1、第2ステージが設けられ、前記第1磁場変化手段が前記第1ステージに、また前記第2磁場変化手段が前記第2ステージにそれぞれ配置されたことを特徴とするトルクセンサ。 A torque sensor according to claim 1 or 4, wherein said common axis at least the first along the second stage is provided, the first magnetic field changing means is the first stage and said second magnetic field varying means Are arranged on the second stage, respectively. 請求項記載のトルクセンサであって、前記磁場発生手段が、少なくとも第1、第2の囲み磁石構造を含み、この第1の囲み磁石構造が前記第1ステージに配置され、また前記第2の囲み磁石構造が前記第2ステージに配置されたことを特徴とするトルクセンサ。 6. The torque sensor according to claim 5 , wherein the magnetic field generating means includes at least first and second surrounding magnet structures, and the first surrounding magnet structure is disposed on the first stage, and the second stage. A torque sensor characterized in that a surrounding magnet structure is arranged on the second stage. 請求項記載のトルクセンサであって、前記共通軸線に沿って、さらに第3、第4ステージが設けられ、前記第3ステージには、前記第1磁場変化手段とともに、正のトルク範囲において前記第1回転軸と第2回転軸との相対回転に応じて前記検出磁束を所定方向に流しその大きさを変化させる第3磁場変化手段が配置され、また前記第4ステージには、前記第2磁場変化手段とともに、負のトルク範囲において前記第1回転軸と第2回転軸との相対回転に応じて前記検出磁束を前記所定方向と逆方向に流しその大きさを変化させる第4磁場変化手段が配置されたことを特徴とするトルクセンサ。 6. The torque sensor according to claim 5 , wherein third and fourth stages are further provided along the common axis, and the third stage, together with the first magnetic field changing means, in the positive torque range. Third magnetic field changing means for causing the detected magnetic flux to flow in a predetermined direction and changing its magnitude in accordance with relative rotation between the first rotating shaft and the second rotating shaft is disposed, and the second stage includes the second magnetic field changing means. Together with the magnetic field changing means, fourth magnetic field changing means for causing the detected magnetic flux to flow in a direction opposite to the predetermined direction in accordance with the relative rotation of the first rotating shaft and the second rotating shaft in a negative torque range and changing the magnitude thereof. A torque sensor characterized in that is arranged. 請求項1または4記載のトルクセンサであって、前記外周回転体が、前記共通軸線に沿って配置された第1外周筒と第2外周筒とを有し、これらの第1外周筒と第2外周筒との間に前記検出磁路が形成されたことを特徴とするトルクセンサ。 A torque sensor according to claim 1 or 4, wherein the outer peripheral rotating body, wherein a common axis first peripheral case arranged along the second peripheral case, and these first peripheral case the A torque sensor, wherein the detection magnetic path is formed between two outer cylinders. 請求項1または4記載のトルクセンサであって、前記外周回転体が、1つの外周筒を有し、この外周筒の端部と前記内周回転体の外周面との間に、前記検出磁路が形成されたことを特徴とするトルクセンサ。 A torque sensor according to claim 1 or 4, wherein the outer peripheral rotary body has a single peripheral case, between the outer peripheral surface of the inner peripheral rotor and end of the peripheral case, the detection magnetic A torque sensor characterized in that a path is formed.
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